DE112006003401T5 - Cationic compositions of electrically conductive polymers doped with fully fluorinated acid polymers - Google Patents
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- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
- H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
- H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
- H10K85/1135—Polyethylene dioxythiophene [PEDOT]; Derivatives thereof
Abstract
Elektrisch leitfähige Polymerzusammensetzung, umfassend ein elektrisch leitfähiges Polymer und ein vollfluoriertes Säurepolymer mit sauren Anionengruppen, wobei ein erster Anteil der sauren Anionengruppen mit dem elektrisch leitfähigen Polymer komplexiert ist und ein zweiter Anteil der sauren Anionengruppen in der Form eines Salzes mit Kationen, ausgewählt aus anorganischen Kationen, organischen Kationen und Kombinationen davon, ist, wobei die Kationenkonzentration in dem Bereich von 5 × 10–5 bis 0,2 Mol Kation pro Gramm Feststoffe ist, wobei die Feststoffe im wesentlich aus der Gesamtmenge von dem elektrisch leitfähigen Polymer plus dem vollfluorierten Säurepolymer bestehen.An electrically conductive polymer composition comprising an electrically conductive polymer and a fully fluorinated acid polymer having acidic anion groups, wherein a first portion of the acidic anion groups is complexed with the electrically conductive polymer and a second portion of the acidic anionic groups in the form of a salt with cations selected from inorganic cations , organic cations and combinations thereof, wherein the cation concentration is in the range of 5 x 10 -5 to 0.2 moles of cation per gram of solids, the solids consisting essentially of the total of the electrically conductive polymer plus the fully fluorinated acidic polymer ,
Description
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED REGISTRATIONS
Diese Anmeldung beansprucht Priorität vor der vorläufigen US-Anmeldung 60/754338, eingereicht am 28. Dezember 2005, welche hier durch Bezugnahme einbezogen wird, als ob sie vollständig angegeben wäre.These Registration claims priority over the provisional one US Application 60/754338, filed on Dec. 28, 2005, which incorporated herein by reference as if complete would be indicated.
HINTERGRUNDINFORMATIONBACKGROUND INFORMATION
GEBIET DER OFFENBARUNGAREA OF REVELATION
Diese Erfindung betrifft im allgemeinen elektrisch leitfähige Polymerzusammensetzungen und ihre Verwendung in organischen elektronischen Vorrichtungen.These The invention generally relates to electrically conductive Polymer compositions and their use in organic electronic Devices.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIKDESCRIPTION OF THE RELATED TECHNIQUE
Organische elektronische Vorrichtungen definieren eine Kategorie von Produkten, die eine aktive Schicht einschließen. Derartige Vorrichtungen wandeln elektrische Energie in Strahlung um, weisen Signale durch elektronische Prozesse nach, wandeln Strahlung in elektrische Energie um oder schließen eine oder mehrere organische Halbleiterschichten ein.organic electronic devices define a category of products, which include an active layer. Such devices convert electrical energy into radiation, transmit signals electronic processes, convert radiation into electrical energy surround or close one or more organic semiconductor layers one.
Organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) sind organische elektronische Vorrichtungen, umfassend eine zur Elektrolumineszenz fähige organische Schicht. OLEDs können die folgende Konfiguration haben:organic Light Emitting Diodes (OLEDs) are organic electronic devices, comprising an organic electroluminescent capable Layer. OLEDs can have the following configuration:
Anode/Pufferschicht/EL-Material/KathodeAnode / buffer layer / EL material / cathode
Die Anode ist typischerweise ein Material, das transparent ist und die Fähigkeit hat, Löcher in das EL-Material zu injizieren, wie zum Beispiel Indium-/Zinnoxid (ITO). Die Anode ist gegebenenfalls auf einem Glas- oder Kunststoffsubstrat geträgert. Zu EL-Materialien gehören fluoreszierende Verbindungen, fluoreszierende und phosphoreszierende Metallkomplexe, konjugierte Polymere und Gemische davon. Die Kathode ist typischerweise ein Material (wie zum Beispiel Ca oder Ba), das die Fähigkeit hat, Elektronen in das EL-Material zu injizieren. Die Pufferschicht ist typischerweise ein elektrisch leitendes Polymer und erleichtert die Injektion von Löchern aus der Anode in die EL-Material-Schicht. Die Pufferschicht kann auch andere Eigenschaften haben, welche das Betriebsverhalten der Vorrichtung erleichtern.The Anode is typically a material that is transparent and that Ability to inject holes into the EL material, such as indium / tin oxide (ITO). The anode is optional supported on a glass or plastic substrate. To EL materials include fluorescent compounds, fluorescent and phosphorescent metal complexes, conjugated polymers and mixtures from that. The cathode is typically a material (such as Ca or Ba), which has the ability to transfer electrons into the EL material inject. The buffer layer is typically an electrical one conductive polymer and facilitates the injection of holes from the anode to the EL material layer. The buffer layer can also have other properties that the performance of the Facilitate device.
Es besteht ein andauernder Bedarf für Puffermaterialien mit verbesserten Eigenschaften.It There is a continuing need for buffer materials improved properties.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Es wird eine elektrisch leitfähige Polymerzusammensetzung bereitgestellt, umfassend ein elektrisch leitfähiges Polymer und ein vollfluoriertes Säurepolymer mit sauren Anionengruppen, wobei ein erster Anteil der sauren Anionengruppen mit dem elektrisch leitfähigen Polymer komplexiert ist und ein zweiter Anteil der sauren Anionengruppen in der Form eines Salzes mit Kationen, ausgewählt aus anorganischen Kationen, organischen Kationen und Kombinationen davon, ist, wobei die Kationenkonzentration in dem Bereich von 5 × 10–5 bis 0,2 Mol Kation pro Gramm Feststoffe ist, wobei die Feststoffe im wesentlichen aus der Gesamtmenge von dem elektrisch leitfähigen Polymer plus dem vollfluorierten Säurepolymer bestehen.There is provided an electrically conductive polymer composition comprising an electrically conductive polymer and a fully fluorinated acid polymer having acidic anionic groups, wherein a first portion of the acidic anionic groups is complexed with the electrically conductive polymer and a second portion of the acidic anionic groups in the form of a salt with cations, selected from inorganic cations, organic cations, and combinations thereof, wherein the cation concentration is in the range of 5 x 10 -5 to 0.2 moles of cation per gram of solids, the solids consisting essentially of the total of the electrically-conductive polymer plus the fully fluorinated acid polymer.
In einer anderen Ausführungsform wird eine wässerige Dispersion von einem elektrisch leitfähigen Polymer und einem vollfluorierten Säurepolymer mit sauren Anionengruppen bereitgestellt, wobei ein erster Anteil der sauren Anionengruppen mit dem elektrisch leitfähigen Polymer komplexiert ist und ein zweiter Anteil der sauren Anionengruppen in der Form eines Salzes mit Kationen, ausgewählt aus anorganischen Kationen, organischen Kationen und Kombinationen davon, ist, wobei die Kationenkonzentration in dem Bereich von 5 × 10–5 bis 0,2 Mol Kation pro Gramm Feststoffe ist, wobei die Feststoffe im wesentlichen aus der Gesamtmenge von dem elektrisch leitfähigem Polymer plus dem vollfluorierten Säurepolymer bestehen.In another embodiment, an aqueous dispersion of an electrically conductive polymer and a fully fluorinated acid polymer having acidic anion groups is provided, wherein a first portion of the acidic anionic groups is complexed with the electrically conductive polymer and a second portion of the acidic anionic groups in the form of a salt with cations which is selected from inorganic cations, organic cations, and combinations thereof, wherein the cation concentration is in the range of 5 x 10 -5 to 0.2 moles of cation per gram of solids, the solids consisting essentially of the total of the electrically-conductive polymer plus the fully fluorinated acid polymer.
In einer anderen Ausführungsform werden elektronische Vorrichtungen, umfassend mindestens eine Schicht, umfassend die neue leitfähige Polymerzusammensetzung, bereitgestellt.In In another embodiment, electronic devices, comprising at least one layer comprising the new conductive Polymer composition provided.
Die vorhergehende allgemeine Beschreibung und die folgende ausführliche Beschreibung sind lediglich beispielhaft und erläuternd und sind nicht einschränkend für die Erfindung, wie sie in den angefügten Ansprüchen definiert ist.The foregoing general description and the following detailed description are unanswered It is by way of example and by way of illustration and not limitation of the invention as defined in the appended claims.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Ausführungsformen sind in den begleitenden Figuren veranschaulicht, um das Verständnis von Konzepten, wie sie hier dargestellt werden, zu verbessern.The Embodiments are illustrated in the accompanying figures, to understand concepts as presented here be, improve.
Der Fachmann erkennt, daß Gegenstände in den Figuren für Einfachheit und Klarheit veranschaulicht sind und nicht notwendigerweise im Maßstab gezeichnet sind. Zum Beispiel können die Abmessungen von einigen der Gegenstände in den Figuren relativ zu anderen Gegenständen übertrieben sein, um zu helfen, das Verständnis der Ausführungsformen zu verbessern.Of the One skilled in the art recognizes that objects in the figures illustrated for simplicity and clarity and not necessarily drawn in scale. For example can change the dimensions of some of the items exaggerated in the figures relative to other objects be to help understanding the embodiments to improve.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Viele Aspekte und Ausführungsformen sind vorstehend beschrieben worden und sind lediglich beispielhaft und nicht begrenzend. Nach dem Lesen dieser Beschreibung erkennt der Fachmann, daß andere Aspekte und Ausführungsformen möglich sind, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.Lots Aspects and embodiments are described above and are merely exemplary and not limiting. To The skilled person will recognize from reading this description that others Aspects and embodiments are possible without deviate from the scope of the invention.
Andere Merkmale und Vorteile von einer oder mehreren der Ausführungsformen sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und aus den Ansprüchen offensichtlich. Die ausführliche Beschreibung wendet sich zunächst den Definitionen und der Klarstellung von Begriffen, nachfolgend dem leitfähigen Polymer, dem vollfluorierten Säurepolymer, den Kationen, der Herstellung der dotierten elektrisch leitfähigen Polymerzusammensetzung, der Ersetzung von sauren Protonen mit Kationen, den elektronischen Vorrichtungen und schließlich den Beispielen zu.Other Features and advantages of one or more of the embodiments are from the following detailed description and out the claims obvious. The detailed Description first addresses the definitions and the clarification of terms, subsequently the conductive one Polymer, the fully fluorinated acid polymer, the cations, the preparation of the doped electrically conductive polymer composition, the replacement of acidic protons with cations, the electronic ones Devices and finally the examples too.
1. DEFINITIONEN UND KLARSTELLUNG VON BEGRIFFEN, VERWENDET IN DER BESCHREIBUNG UND IN DEN ANSPRÜCHEN1. DEFINITIONS AND CLARIFICATION OF TERMS, USED IN THE DESCRIPTION AND CLAIMS
Bevor wir uns Einzelheiten von nachstehend beschriebenen Ausführungsformen zuwenden, werden einige Begriffe definiert oder klargestellt.Before we will get details of embodiments described below turn some terms are defined or clarified.
Wie hier verwendet sollen der Begriff „Leiter" und seine Varianten ein Schichtmaterial, einen Bestandteil oder eine Struktur mit einer elektrischen Eigenschaft bezeichnen, derart, daß Strom ohne einen wesentlichen Abfall im Potential durch ein derartiges Schichtmaterial, einen Bestandteil oder eine Struktur fließt. Der Begriff soll Halbleiter einschließen. In einer Ausführungsform bildet ein Leiter eine Schicht mit einer Leitfähigkeit von mindestens 10–7 S/cm.As used herein, the term "conductor" and its variants are intended to mean a layered material, component or structure having an electrical property such that current flows through a layered material, component or structure without any substantial drop in potential is intended to include semiconductors In one embodiment, a conductor forms a layer having a conductivity of at least 10 -7 S / cm.
Der Begriff „elektrisch leitfähiges Material" bezeichnet ein Material, welches ohne die Zugabe von Ruß oder leitfähigen Metallteilchen inhärent oder intrinsisch zu elektrischer Leitfähigkeit imstande ist.Of the Term "electrically conductive material" a material which without the addition of carbon black or conductive Metal particles inherent or intrinsic to electrical Conductivity is capable.
Der Begriff „Pufferschicht" oder „Puffermaterial" soll elektrisch leitfähige oder halbleitfähige Materialien bedeuten und kann eine oder mehrere Funktionen in einer organischen elektronischen Vorrichtung haben, zu denen, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Planarisierung der darunter liegenden Schicht, Ladungstransport- und/oder Ladungsinjektionseigenschaften, Einfangen von Verunreinigungen wie beispielsweise Sauerstoff oder Metallionen und andere Aspekte gehören, um das Betriebsverhalten der organischen elektronischen Vorrichtung zu erleichtern oder zu verbessern. Puffermaterialien können Polymere, Oligomere oder kleine Moleküle sein und können in der Form von Lösungen, Dispersionen, Suspensionen, Emulsionen, kolloidalen Gemischen oder anderen Zusammensetzungen sein.Of the Term "buffer layer" or "buffer material" should be electrically conductive or semiconductive Materials can mean one or more functions in one have organic electronic device, to which, but without to be limited to, planarization of the underlying layer, Charge transport and / or charge injection properties, trapping impurities such as oxygen or metal ions and other aspects belong to the operating behavior of the facilitate or improve organic electronic device. Buffer materials may be polymers, oligomers or small ones Be molecules and can be in the form of solutions, Dispersions, suspensions, emulsions, colloidal mixtures or other compositions.
„Lochtransport" soll, wenn bezugnehmend auf eine Schicht, ein Material, einen Bestandteil oder eine Struktur, eine derartige Schicht, ein Material, einen Bestandteil oder eine Struktur bedeuten, die die Wanderung von positiven Ladungen durch die Dicke einer derartigen Schicht, eines Materials, eines Bestandteils oder einer Struktur mit relativer Wirksamkeit und geringem Verlust von Ladung erleichtert. Wie hier verwendet umfaßt der Begriff „Lochtransportschicht" nicht eine lichtemittierende Schicht, selbst wenn diese Schicht einige Lochtransporteigenschaften haben kann."Hole transport" should, when referring to a layer, a material, a component or a structure, such a layer, a material, a Ingredient or structure that means the migration of positive Charges through the thickness of such a layer, a material, a constituent or structure with relative effectiveness and low loss of charge. As used here does not include the term "hole transport layer" a light emitting layer, even if this layer has some hole transporting properties may have.
Der Begriff „Polymer" soll ein Material mit mindestens einer sich wiederholenden monomeren Einheit bedeuten. Der Begriff schließt Homopolymere mit nur einer Art, oder Spezies, von monomerer Einheit und Copolymere mit zwei oder mehreren unterschiedlichen monomeren Einheiten, einschließlich Copolymeren, erzeugt aus monomeren Einheiten unterschiedlicher Spezies, ein.Of the Term "polymer" is intended to mean a material having at least one mean repetitive monomeric unit. The term concludes Homopolymers of only one kind, or species, of monomeric unit and copolymers having two or more different monomers Units, including copolymers, produced from monomers Units of different species, one.
Der Begriff „vollfluoriertes Säurepolymer" bezeichnet ein Polymer mit sauren Gruppen, wo alle die verfügbaren Wasserstoffatome, gebunden an Kohlenstoff, durch Fluor ersetzt worden sind.Of the Term "fully fluorinated acid polymer" a polymer with acidic groups, where all the available Hydrogen atoms bound to carbon have been replaced by fluorine are.
Der Begriff „saure Gruppe" bezeichnet eine Gruppe, die fähig zum Ionisieren ist, wobei ein Wasserstoffion an eine Brønsted-Base abgegeben wird.Of the Term "acidic group" refers to a group that is capable for ionizing, wherein a hydrogen ion to a Brønsted base is delivered.
Der Begriff „saure Anionengruppe" bezeichnet die anionische Gruppe, die verbleibt, wenn ein Wasserstoffion von einer sauren Gruppe entfernt wird.Of the The term "acid anion group" refers to the anionic Group that remains when a hydrogen ion from an acidic Group is removed.
Die Zusammensetzung kann ein oder mehrere unterschiedliche elektrisch leitfähige Polymere und ein oder mehrere unterschiedliche vollfluorierte Säurepolymere umfassen.The Composition can be one or more different electrically conductive polymers and one or more different ones fully fluorinated acid polymers.
Der Begriff „dotiert" soll, wie er sich auf ein elektrisch leitfähiges Polymer bezieht, bedeuten, daß das elektrisch leitfähige Polymer ein polymeres Gegenion hat, um die Ladung auf dem leitfähigen Polymer auszugleichen.Of the The term "doped" is intended to refer to an electric refers conductive polymer, mean that the electric conductive polymer has a polymeric counterion to the charge to balance on the conductive polymer.
Der Begriff „dotiertes leitfähiges Polymer" soll das leitfähige Polymer und das polymere Gegenion, das mit ihm verbunden ist, bedeuten.Of the Term "doped conductive polymer" is the conductive polymer and the polymeric counterion that works with it is connected mean.
Wie hier verwendet sollen die Begriffe „umfaßt", „umfassend", „schließt ein", „einschließend", „hat", „mit" oder irgendeine andere Variation davon einen nicht ausschließlichen Einschluß abdecken. Zum Beispiel ist ein Verfahren, eine Methode, ein Gegenstand oder eine Apparatur, die eine Liste von Elementen umfaßt, nicht notwendigerweise auf nur diese Elemente begrenzt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt oder inhärent für ein derartiges Verfahren, eine Methode, ein Gegenstand oder eine Apparatur sind. Weiterhin bezeichnet, wenn nicht ausdrücklich zum Gegenteil festgestellt, „oder" ein einschließliches oder und nicht ein ausschließliches oder. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch jedes der folgenden erfüllt: A ist richtig (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist richtig (oder vorhanden) und sowohl A als auch B sind richtig (oder vorhanden).As used herein are the terms "comprises", "comprising", "closes a "," including "," has "," with " or any other variation thereof, a non-exclusive one Cover enclosure. For example, a method, a Method, an item or an apparatus that has a list of Elements, not necessarily only on these Limited to elements but may include other elements not expressly listed or inherent for such a method, a method, an object or an apparatus. Further, if not expressly designated to the contrary stated, "or" an inclusive or and not an exclusive or. For example condition A or B is fulfilled by each of the following: A is correct (or exists) and B is false (or absent), A is wrong (or not present) and B is correct (or exists) and both A and B are correct (or present).
Außerdem wird die Verwendung von „ein" oder „eine" angewendet, um hier beschriebene Elemente und Komponenten zu beschreiben. Dies wird lediglich aus Bequemlichkeit getan und um ein allgemeines Gefühl des Umfangs der Erfindung zu geben. Diese Beschreibung sollte gelesen werden, um einen oder mindestens einen einzuschließen und der Singular schließt auch den Plural ein, wenn es nicht offensichtlich ist, daß es auf andere Weise gemeint ist.Furthermore is the use of "a" or "one" applied, to describe elements and components described here. This is done simply for the sake of convenience and for a general feeling to give the scope of the invention. This description should read be to include one or at least one and the singular also includes the plural, if it is not it is obvious that it is meant otherwise.
Die
Gruppennummern entsprechend den Spalten innerhalb des Periodischen
Systems der Elemente verwenden die Konvention der „New
Notation" (Neue Notation), wie sie in dem
Wenn nicht anderweitig definiert haben alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie gewöhnlich vom Fachmann auf dem Gebiet, zu welchem die Erfindung gehört, verstanden wird. Obwohl Verfahren und Materialien ähnlich oder äquivalent denjenigen, die hier beschrieben sind, in der praktischen Ausführung oder beim Testen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden nachstehend geeignete Methoden und Materialien beschrieben. Alle Veröffentlichungen, Patentanmeldungen, Patentschriften und andere Referenzen, die hier erwähnt werden, sind durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen, wenn nicht eine spezielle Passage angeführt wird. Im Konfliktfall wird die vorliegende Beschreibung einschließlich der Definitionen bestimmen. Außerdem sind die Materialien, Methoden und Beispiele lediglich veranschaulichend und sollen nicht begrenzend sein.If not otherwise defined have all technical used here and scientific terms have the same meaning as they usually do one skilled in the art to which the invention belongs, is understood. Although procedures and materials similar or equivalent to those described here in the practice or testing of the embodiments can be used in the present invention Below, suitable methods and materials are described. All Publications, patent applications, patents and other references mentioned here are by Reference incorporated in its entirety, if not a special one Passage is cited. In the case of conflict, the present Determine the description including the definitions. Moreover, the materials, methods and examples are merely illustrative and not intended to be limiting.
In dem hier nicht beschriebenen Ausmaß sind viele Einzelheiten hinsichtlich spezieller Materialien, Verfahrensmaßnahmen und Kreisläufe herkömmlich und können in Lehrbüchern und anderen Quellen innerhalb der Fachgebiete von Display aus organischer lichtemittierender Diode, Beleuchtungsquelle, Photodetektor, photovoltaischem und halbleitfähigem Bauteil gefunden werden.In to the extent not described here are many details regarding special materials, procedures and circuits conventional and can in textbooks and other sources within the subject areas from display organic light emitting diode, illumination source, Photodetector, photovoltaic and semiconducting component being found.
2. LEITFÄHIGES POLYMER2. CONDUCTIVE POLYMER
In einer Ausführungsform bildet das leitfähige Polymer einen Film, welcher eine Leitfähigkeit von mindestens 10–7 S/cm hat. Das Monomer, aus welchem das leitfähige Polymer erzeugt ist, wird als „Vorläufermonomer" bezeichnet. Ein Copolymer wird mehr als ein Vorläufermonomer haben.In one embodiment, the conductive polymer forms a film having a conductivity of at least 10 -7 S / cm. The monomer from which the conductive polymer is made is referred to as a "precursor monomer." A copolymer will have more than one precursor monomer.
In einer Ausführungsform ist das leitfähige Polymer aus mindestens einem Vorläufermonomer, ausgewählt aus Thiophenen, Selenophenen, Tellurophenen, Pyrrolen, Anilinen und polycyclischen Aromaten, hergestellt. Die Polymere, die aus diesen Monomeren hergestellt werden, werden hier als Polythiophene, Poly(selenophene), Poly(tellurophene), Polypyrrole, Polyaniline bzw. polycyclische aromatische Polymere bezeichnet. Der Begriff „polycyclisch aromatisch" bezeichnet Verbindungen mit mehr als einem aromatischen Ring. Die Ringe können durch eine oder mehrere Bindungen verbunden sein, oder sie können miteinander kondensiert sein. Der Begriff „aromatischer Ring" soll heteroaromatische Ringe einschließen. Eine „polycyclische heteroaromatische" Verbindung hat mindestens einen heteroaromatischen Ring. In einer Ausführungsform sind die polycyclischen aromatischen Polymere Poly(thienothiophene).In One embodiment is the conductive polymer from at least one precursor monomer selected from thiophenes, selenophenes, tellurophenes, pyrroles, anilines and polycyclic aromatics. The polymers that are made These monomers are prepared here as polythiophenes, Poly (selenophene), poly (tellurophene), polypyrrole, polyaniline or polycyclic aromatic polymers. The term "polycyclic aromatic "means compounds with more than one aromatic Ring. The rings can be linked by one or more bonds be connected, or they may be condensed together. The term "aromatic ring" is intended to be heteroaromatic Include rings. A "polycyclic heteroaromatic" Compound has at least one heteroaromatic ring. In a Embodiment are the polycyclic aromatic polymers Poly (thienothiophenes).
In
einer Ausführungsform umfassen Monomere, erwogen zur Verwendung,
um das elektrisch leitfähige Polymer in der neuen Zusammensetzung
zu erzeugen, nachstehende Formel I: wobei:
Q aus der Gruppe,
bestehend aus S, Se und Te, ausgewählt ist;
R1 unabhängig ausgewählt
ist, um bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden zu sein und
aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkanoyl, Alkylthio, Aryloxy,
Alkylthioalkyl, Alkylaryl, Arylalkyl, Amino, Alkylamino, Dialkylamino,
Aryl, Alkylsulfinyl, Alkoxyalkyl, Alkylsulfonyl, Arylthio, Arylsulfinyl,
Alkoxycarbonyl, Arylsulfonyl, Acrylsäure, Phosphorsäure,
Phosphonsäure, Halogen, Nitro, Cyano, Hydroxyl, Epoxy,
Silan, Siloxan, Alkohol, Benzyl, Carboxylat, Ether, Ethercarboxylat,
Amidosulfonat, Ethersulfonat, Estersulfonat und Urethan ausgewählt ist;
oder beide R1-Gruppen zusammen eine Alkylen-
oder Alkenylenkette bilden können, die einen 3-, 4-, 5-,
6- oder 7-gliedrigen aromatischen oder alicyclischen Ring vervollständigt,
welcher Ring gegebenenfalls ein oder mehrere zweiwertige Stickstoff-,
Selen-, Tellur-, Schwefel- oder Sauerstoffatome einschließen
kann.In one embodiment, monomers contemplated for use to produce the electrically conductive polymer in the novel composition include Formula I below: in which:
Q is selected from the group consisting of S, Se and Te;
R 1 is independently selected to be the same or different at each occurrence and is hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, alkylamino, dialkylamino, aryl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl , Arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl, arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, cyano, hydroxyl, epoxy, silane, siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ethercarboxylate, amidosulfonate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane; or both R 1 groups may together form an alkylene or alkenylene chain which completes a 3-, 4-, 5-, 6- or 7-membered aromatic or alicyclic ring, which ring optionally contains one or more divalent nitrogen, selenium , Tellurium, sulfur or oxygen atoms.
Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff „Alkyl" eine Gruppe, abgeleitet von einem aliphatischen Kohlenwasserstoff, und schließt lineare, verzweigte und cyclische Gruppen ein, welche unsubstituiert oder substituiert sein können. Der Begriff „Heteroalkyl" soll eine Alkylgruppe bedeuten, wobei ein oder mehrere von den Kohlenstoffatomen innerhalb der Alkylgruppe durch ein anderes Atom, wie beispielsweise Stickstoff Schwefel und dergleichen, ersetzt worden sind. Der Begriff „Alkylen" bezeichnet eine Alkylgruppe mit zwei Verknüpfungsstellen.As As used herein, the term "alkyl" refers to a group derived from an aliphatic hydrocarbon, and includes linear, branched and cyclic groups which are unsubstituted or substituted. The term "heteroalkyl" is intended to mean an alkyl group wherein one or more of the carbon atoms within the alkyl group by another atom, such as Nitrogen sulfur and the like have been replaced. The term "alkylene" denotes an alkyl group having two attachment sites.
Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff „Alkenyl" eine Gruppe, abgeleitet von einem aliphatischen Kohlenwasserstoff mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, und schließt lineare, verzweigte und cyclische Gruppen ein, welche unsubstituiert oder substituiert sein können. Der Begriff „Heteroalkenyl" soll eine Alkenylgruppe bedeuten, wobei ein oder mehrere von den Kohlenstoffatomen innerhalb der Alkenylgruppe durch ein anderes Atom, wie beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel und dergleichen, ersetzt worden sind. Der Begriff „Alkenylen" bezeichnet eine Alkenylgruppe mit zwei Verknüpfungsstellen.As As used herein, the term "alkenyl" refers to a group derived from an aliphatic hydrocarbon with at least a carbon-carbon double bond, and concludes linear, branched and cyclic groups which are unsubstituted or substituted. The term "heteroalkenyl" is intended to mean an alkenyl group, with one or more of the Carbon atoms within the alkenyl group by another Atom, such as nitrogen, oxygen, sulfur and the like, have been replaced. The term "alkenylene" denotes an alkenyl group with two attachment sites.
Wie
hier verwendet bezeichnen die folgenden Begriffe für Substituentengruppen
die nachstehend angegebenen Formeln:
R3 eine
Einfachbindung oder eine Alkylengruppe ist
R4 eine
Alkylengruppe ist
R5 eine Alkylgruppe
ist
R6 Wasserstoff oder eine Alkylgruppe
ist
p 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 20 ist
Z H, Alkalimetall,
Erdalkalimetall, N(R5)4 oder
R5 istAs used herein, the following terms for substituent groups denote the formulas given below:
R 3 is a single bond or an alkylene group
R 4 is an alkylene group
R 5 is an alkyl group
R 6 is hydrogen or an alkyl group
p is 0 or an integer from 1 to 20
Z is H, alkali metal, alkaline earth metal, N (R 5 ) 4 or R 5
Jede der vorstehenden Gruppen kann weiter unsubstituiert oder substituiert sein, und jede Gruppe kann F für ein oder mehrere Wasserstoffatome substituiert haben, einschließlich perfluorierter Gruppen. In einer Ausführungsform haben die Alkyl- und Alkylengruppen von 1–20 Kohlenstoffatome.each the above groups may be further unsubstituted or substituted and each group can be F for one or more hydrogen atoms substituted, including perfluorinated groups. In one embodiment, the alkyl and alkylene groups from 1-20 carbon atoms.
In einer Ausführungsform bilden in dem Monomer beide R1 zusammen -O-(CHY)m-O-, wo m 2 oder 3 ist und Y bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden ist und aus Wasserstoff Alkyl, Alkohol, Amidosulfonat, Benzyl, Carboxylat, Ether, Ethercarboxylat, Ethersulfonat, Estersulfonat und Urethan ausgewählt ist, wo die Y-Gruppen teilweise oder voll fluoriert sein können. In einer Ausführungsform sind alle Y Wasserstoff. In einer Ausführungsform ist das Polymer Poly(3,4-ethylendioxythiophen). In einer Ausführungsform ist mindestens eine Y-Gruppe nicht Wasserstoff. In einer Ausführungsform ist mindestens eine Y-Gruppe ein Substituent mit F, substituiert für mindestens einen Wasserstoff. In einer Ausführungsform ist mindestens eine Y-Gruppe perfluoriert.In one embodiment, in the monomer both R 1 together form -O- (CHY) m -O-, where m is 2 or 3 and Y is the same or different at each occurrence and selected from hydrogen, alkyl, alcohol, amidosulfonate, benzyl, carboxylate, Ether, ether carboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane is selected where the Y groups may be partially or fully fluorinated. In one embodiment, all Y are hydrogen. In one embodiment, the polymer is poly (3,4-ethylenedioxythiophene). In one embodiment, at least one Y group is not hydrogen. In one embodiment, at least one Y group is a substituent with F substituted for at least one hydrogen. In one embodiment, at least one Y group is perfluorinated.
In
einer Ausführungsform hat das Monomer die Formula I(a): wobei:
Q aus der Gruppe
bestehend aus S, Se, und Te, ausgewählt ist;
R7 bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden
ist und aus Wasserstoff Heteroalkyl, Alkenyl, Heteroalkenyl, Alkohol,
Amidosulfonat, Benzyl, Carboxylat, Ether, Ethercarboxylat, Ethersulfonat,
Estersulfonat und Urethan ausgewählt ist, mit der Maßgabe,
daß mindestens ein R7 nicht Wasserstoff
ist, und
m 2 oder 3 ist.In one embodiment, the monomer has Formula I (a): in which:
Q is selected from the group consisting of S, Se, and Te;
R 7 is the same or different at each occurrence and is selected from hydrogen heteroalkyl, alkenyl, heteroalkenyl, alcohol, amidosulfonate, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane, provided that at least one R 7 is not hydrogen , and
m is 2 or 3.
In einer Ausführungsform von Formula I(a) ist m zwei, ist ein R7 eine Alkylgruppe von mehr als 5 Kohlenstoffatomen und sind alle anderen R7 Wasserstoff. In einer Ausführungsform von Formel I(a) ist mindestens eine R7-Gruppe fluoriert. In einer Ausführungsform hat mindestens eine R7-Gruppe mindestens einen Fluorsubstituenten. In einer Ausführungsform ist die R7-Gruppe voll fluoriertIn one embodiment of Formula I (a), m is two, one R 7 is an alkyl group of more than 5 carbon atoms and all the others R 7 are hydrogen. In one embodiment of formula I (a), at least one R 7 group is fluorinated. In one embodiment, at least one R 7 group has at least one fluorine substituent. In one embodiment, the R 7 group is fully fluorinated
In einer Ausführungsform von Formel I(a) bieten die R7-Substituenten auf dem kondensierten alicyclischen Ring auf dem Monomer verbesserte Löslichkeit der Monomere in Wasser und erleichtern die Polymerisation in Gegenwart des fluorierten Säurepolymers.In one embodiment of Formula I (a), the R 7 substituents on the fused alicyclic ring on the monomer provide improved solubility of the monomers in water and facilitate polymerization sation in the presence of the fluorinated acid polymer.
In einer Ausführungsform von Formel I(a) ist m 2, ist ein R7 Sulfonsäure-propylen-ether-methylen und sind alle anderen R7 Wasserstoff. In einer Ausführungsform ist m 2, ist ein R7 Propyl-ether-ethylen und sind alle anderen R7 Wasserstoff. In einer Ausführungsform ist m 2, ist ein R7 Methoxy und sind alle anderen R7 Wasserstoff. In einer Ausführungsform ist ein R7 Sulfonsäuredifluormethylenestermethylen (-CH2-O-C(O)-CF2-SO3H) und sind alle anderen R7 Wasserstoff.In one embodiment of formula I (a), m is 2, one R 7 is sulfonic acid propylene ether methylene and all other R 7 are hydrogen. In one embodiment, m is 2, one R 7 is propyl-ether-ethylene and all other R 7 is hydrogen. In one embodiment, m is 2, one R 7 is methoxy and all others R 7 are hydrogen. In one embodiment, one R 7 is sulfonic acid difluoromethylenestermethylene (-CH 2 -OC (O) -CF 2 -SO 3 H) and all other R 7 are hydrogen.
In
einer Ausführungsform umfassen Pyrrolmonomere, erwogen
zur Verwendung, um das elektrisch leitfähige Polymer in
der neuen Zusammensetzung zu erzeugen, nachstehende Formel II. wo in Formel II:
R1 unabhängig ausgewählt
ist, um bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden zu sein und
aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkanoyl, Alkylthio, Aryloxy,
Alkylthioalkyl, Alkylaryl, Arylalkyl, Amino, Alkylamino, Dialkylamino,
Aryl, Alkylsulfinyl, Alkoxyalkyl, Alkylsulfonyl, Arylthio, Arylsulfinyl,
Alkoxycarbonyl, Arylsulfonyl, Acrylsäure, Phosphorsäure,
Phosphonsäure, Halogen, Nitro, Cyano, Hydroxyl, Epoxy,
Silan, Siloxan, Alkohol, Benzyl, Carboxylat, Ether, Amidosulfonat,
Ethercarboxylat, Ethersulfonat, Estersulfonat und Urethan ausgewählt ist;
oder beide R1-Gruppen zusammen eine Alkylen-
oder Alkenylenkette bilden können, die einen 3-, 4-, 5-,
6- oder 7-gliedrigen aromatischen oder alicyclischen Ring vervollständigt,
welcher Ring gegebenenfalls ein oder mehrere zweiwertige Stickstoff-,
Schwefel-, Selen-, Tellur-, oder Sauerstoffatome einschließen
kann; und
R2 unabhängig ausgewählt
ist, um bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden zu sein und
aus Wasserstoff Alkenyl, Aryl, Alkanoyl, Alkylthioalkyl, Alkylaryl,
Arylalkyl, Amino, Epoxy, Silan, Siloxan, Alkohol, Benzyl, Carboxylat,
Ether, Ethercarboxylat, Ethersulfonat, Estersulfonat und Urethan
ausgewählt ist.In one embodiment, pyrrole monomers contemplated for use to produce the electrically conductive polymer in the novel composition include Formula II below. where in formula II:
R 1 is independently selected to be the same or different at each occurrence and is hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, alkylamino, dialkylamino, aryl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl , Arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl, arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, cyano, hydroxyl, epoxy, silane, siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, amidosulfonate, ethercarboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane; or both R 1 groups may together form an alkylene or alkenylene chain which completes a 3-, 4-, 5-, 6- or 7-membered aromatic or alicyclic ring, which ring optionally contains one or more divalent nitrogen, sulfur , May include selenium, tellurium, or oxygen atoms; and
R 2 is independently selected to be the same or different at each occurrence and selected from hydrogen alkenyl, aryl, alkanoyl, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, epoxy, silane, siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ethercarboxylate, ether sulfonate, Estersulfonat and urethane is selected.
In einer Ausführungsform ist R1 bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden und ist unabhängig aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Alkohol, Benzyl, Carboxylat, Ether, Amidosulfonat, Ethercarboxylat, Ethersulfonat, Estersulfonat, Urethan, Epoxy, Silan, Siloxan und Alkyl, substituiert mit einem oder mehreren von Sulfonsäure, Carbonsäure, Acrylsäure, Phosphorsäure, Phosphonsäure, Halogen, Nitro, Cyano, Hydroxyl, Epoxy, Silan oder Siloxaneinheiten, ausgewählt.In one embodiment, R 1 is the same or different at each occurrence and is independently selected from hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, cycloalkyl, cycloalkenyl, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, amidosulfonate, ether carboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate, urethane, epoxy, silane, Siloxane and alkyl substituted with one or more of sulfonic acid, carboxylic acid, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, cyano, hydroxyl, epoxy, silane or siloxane units.
In einer Ausführungsform ist R2 aus Wasserstoff, Alkyl und Alkyl, substituiert mit einem oder mehreren von Sulfonsäure, Carbonsäure, Acrylsäure, Phosphorsäure, Phosphonsäure, Halogen, Cyano, Hydroxyl, Epoxy, Silan oder Siloxaneinheiten, ausgewählt.In one embodiment, R 2 is selected from hydrogen, alkyl and alkyl substituted with one or more of sulfonic acid, carboxylic acid, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, cyano, hydroxyl, epoxy, silane or siloxane units.
In einer Ausführungsform ist das Pyrrolmonomer umsubstituiert und sind sowohl R1 als auch R2 Wasserstoff.In one embodiment, the pyrrole monomer is re-substituted and both R 1 and R 2 are hydrogen.
In einer Ausführungsform bilden beide R1 zusammen einen 6- oder 7-gliedrigen alicyclischen Ring, welcher weiter mit einer Gruppe, ausgewählt aus Alkyl, Heteroalkyl, Alkohol, Benzyl, Carboxylat, Ether, Ethercarboxylat, Ethersulfonat, Estersulfonat und Urethan, substituiert ist. Diese Gruppen können die Löslichkeit des Monomers und des resultierenden Polymers verbessern. In einer Ausführungsform bilden beide R1 zusammen einen 6- oder 7-gliedrigen alicyclischen Ring, welcher mit einer Alkylgruppe weiter substituiert ist. In einer Ausführungsform bilden beide R1 zusammen einen 6- oder 7-gliedrigen alicyclischen Ring, welcher mit einer Alkylgruppe mit mindestens 1 Kohlenstoffatom weiter substituiert ist.In one embodiment, both R 1 together form a 6- or 7-membered alicyclic ring which is further substituted with a group selected from alkyl, heteroalkyl, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane. These groups can improve the solubility of the monomer and the resulting polymer. In one embodiment, both R 1 together form a 6- or 7-membered alicyclic ring further substituted with an alkyl group. In one embodiment, both R 1 together form a 6- or 7-membered alicyclic ring further substituted with an alkyl group of at least 1 carbon atom.
In einer Ausführungsform bilden beide R1 zusammen -O-(CHY)m-O-, wo m 2 oder 3 ist und Y bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden ist und aus Wasserstoff Alkyl, Alkohol, Benzyl, Carboxylat, Amidosulfonat, Ether, Ethercarboxylat, Ethersulfonat, Estersulfonat und Urethan ausgewält ist. In einer Ausführungsform ist mindestens eine Y-Gruppe nicht Wasserstoff In einer Ausführungsform ist mindestens eine Y-Gruppe ein Substituent mit F, substituiert für mindestens einen Wasserstoff. In einer Ausführungsform ist mindestens eine Y-Gruppe perfluoriert.In one embodiment, both R 1 together form -O- (CHY) m -O-, where m is 2 or 3 and Y is the same or different at each occurrence, and from hydrogen alkyl, alcohol, benzyl, carboxylate, amidosulfonate, ether, ether carboxylate , Ether sulfonate, ester sulfonate and urethane is selected. In one embodiment, at least one Y group is not hydrogen. In one embodiment, at least one Y group is a substituent with F substituted for at least one hydrogen. In one embodiment, at least one Y group is perfluorinated.
In
einer Ausführungsform umfassen Anilinmonomere, erwogen
zur Verwendung, um das elektrisch leitfähige Polymer in
der neuen Zusammensetzung zu erzeugen, nachstehende Formel III. wobei:
a 0 oder eine
ganze Zahl von 1 bis 4 ist;
b eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist,
mit der Maßgabe, daß a + b = 5; und
R1 unabhängig ausgewählt
ist, um bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden zu sein und
aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkanoyl, Alkylthio, Aryloxy,
Alkylthioalkyl, Alkylaryl, Arylalkyl, Amino, Alkylamino, Dialkylamino,
Aryl, Alkylsulfinyl, Alkoxyalkyl, Alkylsulfonyl, Arylthio, Arylsulfinyl,
Alkoxycarbonyl, Arylsulfonyl, Acrylsäure, Phosphorsäure,
Phosphonsäure, Halogen, Nitro, Cyano, Hydroxyl, Epoxy,
Silan, Siloxan, Alkohol, Benzyl, Carboxylat, Ether, Ethercarboxylat,
Amidosulfonat, Ethersulfonat, Estersulfonat und Urethan ausgewählt ist;
oder beide R1-Gruppen zusammen eine Alkylen-
oder Alkenylenkette bilden können, die einen 3-, 4-, 5-,
6- oder 7-gliedrigen aromatischen oder alicyclischen Ring vervollständigt,
welcher Ring gegebenenfalls ein oder mehrere zweiwertige Stickstoff-,
Schwefel- oder Sauerstoffatome einschließen kann.In one embodiment, aniline monomers contemplated for use to form the electrically conductive polymer in the novel composition include Formula III below. in which:
a is 0 or an integer from 1 to 4;
b is an integer from 1 to 5, with the proviso that a + b = 5; and
R 1 is independently selected to be the same or different at each occurrence and is hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, alkylamino, dialkylamino, aryl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl , Arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl, arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, cyano, hydroxyl, epoxy, silane, siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ethercarboxylate, amidosulfonate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane; or both R 1 groups may together form an alkylene or alkenylene chain which completes a 3-, 4-, 5-, 6- or 7-membered aromatic or alicyclic ring, which ring optionally contains one or more divalent nitrogen, sulfur or oxygen atoms.
Wenn polymerisiert, kann die monomere Anilineinheit Formel IV(a) oder Formel IV(b), gezeigt nachstehend, oder eine Kombination beider Formeln haben. wo a, b und R1 wie vorstehend definiert sind.When polymerized, the monomeric aniline moiety may have Formula IV (a) or Formula IV (b), shown below, or a combination of both formulas. where a, b and R 1 are as defined above.
In einer Ausführungsform ist das Anilinmonomer unsubstituiert und a = 0.In In one embodiment, the aniline monomer is unsubstituted and a = 0.
In einer Ausführungsform ist a nicht 0 und ist mindestens ein R1 fluoriert. In einer Ausführungsform ist mindestens ein R1 perfluoriert.In one embodiment, a is not 0 and at least one R 1 is fluorinated. In one embodiment, at least one R 1 is perfluorinated.
In
einer Ausführungsform haben kondensierte polycyclische
heteroaromatische Monomere, erwogen zur Verwendung, um das elektrisch
leitfähige Polymer in der neuen Zusammensetzung zu erzeugen,
zwei oder mehrere kondensierte aromatische Ringe, von welchen mindestens
einer heteroaromatisch ist. In einer Ausführungsform hat
das kondensierte polycyclische heteroaromatische Monomer Formel
V: wobei:
Q S, Se, Te oder
NR6 ist;
R6 Wasserstoff
oder Alkyl ist;
R8, R9,
R10 und R11 unabhängig
ausgewählt sind, um bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden
zu sein, und aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkanoyl,
Alkylthio, Aryloxy, Alkylthioalkyl, Alkylaryl, Arylalkyl, Amino,
Alkylamino, Dialkylamino, Aryl, Alkylsulfinyl, Alkoxyalkyl, Alkylsulfonyl,
Arylthio, Arylsulfinyl, Alkoxycarbonyl, Arylsulfonyl, Acrylsäure,
Phosphorsäure, Phosphonsäure, Halogen, Nitro,
Nitril, Cyano, Hydroxyl, Epoxy, Silan, Siloxan, Alkohol, Benzyl,
Carboxylat, Ether, Ethercarboxylat, Amidosulfonat, Ethersulfonat,
Estersulfonat und Urethan ausgewählt sind; und
mindestens
eines von R8 und R9,
R9 und R10, und
R10 und R11 zusammen
eine Alkenylenkette bilden, die einen 5 oder 6-gliedrigen aromatischen
Ring vervollständigt, welcher Ring gegebenenfalls ein oder
mehrere zweiwertige Stickstoff-, Schwefel-, Selen-, Tellur- oder
Sauerstoffatome einschließen kann.In one embodiment, fused polycyclic heteroaromatic monomers contemplated for use to make the electrically conductive polymer in the novel composition have two or more fused aromatic rings, at least one of which is heteroaromatic. In one embodiment, the fused polycyclic heteroaromatic monomer has Formula V: in which:
Q is S, Se, Te or NR 6 ;
R 6 is hydrogen or alkyl;
R 8 , R 9 , R 10 and R 11 are independently selected to be the same or different at each occurrence, and selected from hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, alkylamino , Dialkylamino, aryl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl, arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl, arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, nitrile, cyano, hydroxyl, epoxy, silane, siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate , Amidosulfonate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane; and
at least one of R 8 and R 9 , R 9 and R 10 , and R 10 and R 11 together form an alkenylene chain which completes a 5 or 6 membered aromatic ring, which ring optionally contains one or more divalent nitrogen, sulfur, Selenium, tellurium or oxygen atoms can include.
In
einer Ausführungsform hat das kondensierte polycyclische
heteroaromatische Monomer Formel V(a), V(b), V(c), V(d), V(e), V(f)
und V(g): wobei:
Q
S, Se, Te oder NH ist; und
T bei jedem Vorkommen gleich oder
verschieden ist und aus S, NR6, O, SiR6 2, Se, Te und PR6 ausgewählt ist;
R6 Wasserstoff oder Alkyl ist.In one embodiment, the fused polycyclic heteroaromatic monomer has formula V (a), V (b), V (c), V (d), V (e), V (f) and V (g): in which:
Q is S, Se, Te or NH; and
T is the same or different at each occurrence and is selected from S, NR 6 , O, SiR 6 2 , Se, Te and PR 6 ;
R 6 is hydrogen or alkyl.
Die kondensierten polycyclischen heteroaromatischen Monomere können weiter mit Gruppen, ausgewählt aus Alkyl, Heteroalkyl, Alkohol, Benzyl, Carboxylat, Ether, Ethercarboxylat, Ethersulfonat, Estersulfonat und Urethan, substituiert sein. In einer Ausführungsform sind die Substituentengruppen fluoriert. In einer Ausführungsform sind die Substituentengruppen voll fluoriert.The condensed polycyclic heteroaromatic monomers can further with groups selected from alkyl, heteroalkyl, Alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, ether sulfonate, Ester sulfonate and urethane, be substituted. In one embodiment the substituent groups are fluorinated. In one embodiment the substituent groups are fully fluorinated.
In einer Ausführungsform ist das kondensierte polycyclische heteroaromatische Monomer ein Thieno(thiophen). Derartige Verbindungen sind in, zum Beispiel, Macromolecules, 34, 5746–5747 (2001); und Macromolecules, 35, 7281–7286 (2002) diskutiert worden. In einer Ausführungsform ist das Thieno(thiophen) aus Thieno(2,3-b)thiophen, Thieno(3,2-b)thiophen und Thieno(3,4-b)thiophen ausgewählt. In einer Ausführungsform ist das Thieno(thiophen)-Monomer weiter mit mindestens einer Gruppe, ausgewählt aus Alkyl, Heteroalkyl, Alkohol, Benzyl, Carboxylat, Ether, Ethercarboxylat, Ethersulfonat, Estersulfonat und Urethan, substituiert. In einer Ausführungsform sind die Substituentengruppen fluoriert. In einer Ausführungsform sind die Substituentengruppen voll fluoriert.In One embodiment is the condensed polycyclic heteroaromatic monomer a thieno (thiophene). Such compounds are in, for example, Macromolecules, 34, 5746-5747 (2001); and Macromolecules, 35, 7281-7286 (2002). In one embodiment, the thieno (thiophene) is thieno (2,3-b) thiophene, Thieno (3,2-b) thiophene and thieno (3,4-b) thiophene selected. In one embodiment, the thieno (thiophene) monomer further with at least one group selected from alkyl, Heteroalkyl, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ethercarboxylate, Ethersulfonat, ester sulfonate and urethane, substituted. In a Embodiment, the substituent groups are fluorinated. In one embodiment, the substituent groups are fully fluorinated.
In
einer Ausführungsform umfassen polycyclische heteroaromatische
Monomere, erwogen zur Verwendung, um das Polymer in der neuen Zusammensetzung
zu erzeugen, Formel VI: wobei:
Q S, Se, Te oder
NR6 ist;
T aus S, NR6,
O, SiR6 2, Se, Te
und PR6 ausgewählt ist;
E
aus Alkenylen, Arylen und Heteroarylen ausgewählt ist;
R6 Wasserstoff oder Alkyl ist;
R12 bei jedem Vorkommen gleich oder verschieden
ist und aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkanoyl, Alkylthio,
Aryloxy, Alkylthioalkyl, Alkylaryl, Arylalkyl, Amino, Alkylamino,
Dialkylamino, Aryl, Alkylsulfinyl, Alkoxyalkyl, Alkylsulfonyl, Arylthio,
Arylsulfinyl, Alkoxycarbonyl, Arylsulfonyl, Acrylsäure,
Phosphorsäure, Phosphonsäure, Halogen, Nitro,
Nitril, Cyano, Hydroxyl, Epoxy, Silan, Siloxan, Alkohol, Benzyl,
Carboxylat, Ether, Ethercarboxylat, Amidosulfonat, Ethersulfonat,
Estersulfonat und Urethan ausgewählt ist; oder beide R12-Gruppen zusammen eine Alkylen- oder Alkenylenkette
bilden können, die einen 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-gliedrigen
aromatischen oder alicyclischen Ring vervollständigt, welcher
Ring gegebenenfalls ein oder mehrere zweiwertige Stickstoff-, Schwefel-,
Selen-, Tellur-, oder Sauerstoffatome einschließen kann.In one embodiment, polycyclic heteroaromatic monomers contemplated for use to produce the polymer in the novel composition include Formula VI: in which:
Q is S, Se, Te or NR 6 ;
T is selected from S, NR 6 , O, SiR 6 2 , Se, Te and PR 6 ;
E is selected from alkenylene, arylene and heteroarylene;
R 6 is hydrogen or alkyl;
R 12 is the same or different at each occurrence and is hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, alkylamino, dialkylamino, aryl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl, arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl , Arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, nitrile, cyano, hydroxyl, epoxy, silane, siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ethercarboxylate, amidosulfonate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane; or both R 12 groups may together form an alkylene or alkenylene chain which completes a 3-, 4-, 5-, 6- or 7-membered aromatic or alicyclic ring, which ring optionally contains one or more divalent nitrogen, sulfur , Selenium, tellurium, or oxygen atoms.
In einer Ausführungsform ist das elektrisch leitfähige Polymer aus der Gruppe, bestehend aus Thiophenen, Pyrrolen, Thienothiophenen und Gemischen davon, ausgewählt.In In one embodiment, the electrically conductive Polymer from the group consisting of thiophenes, pyrroles, thienothiophenes and mixtures thereof.
In einer Ausführungsform ist das elektrisch leitfähige Polymer ein Copolymer eines Vorläufermonomers und mindestens eines zweiten Monomers. Ein beliebiger Typ von zweitem Monomer kann verwendet werden, so lange wie er nicht nachteilig die gewünschten Eigenschaften des Copolymers beeinflußt. In einer Ausführungsform umfaßt das zweite Monomer nicht mehr als 50% des Polymers, bezogen auf die Gesamtzahl von Monomereinheiten. In einer Ausführungsform umfaßt das zweite Monomer nicht mehr als 30%, bezogen auf die Gesamtzahl von Monomereinheiten. In einer Ausführungsform umfaßt das zweite Monomer nicht mehr als 10%, bezogen auf die Gesamtzahl von Monomereinheiten.In In one embodiment, the electrically conductive Polymer is a copolymer of a precursor monomer and at least a second monomer. Any type of second monomer can be used as long as he does not adversely affect the desired Properties of the copolymer affected. In one embodiment the second monomer does not comprise more than 50% of the polymer, based on the total number of monomer units. In one embodiment the second monomer does not comprise more than 30%, based on the total number of monomer units. In one embodiment the second monomer does not comprise more than 10%, based on the total number of monomer units.
Zu beispielhaften Typen von zweiten Monomeren gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Alkenyl, Alkinyl, Arylen und Heteroarylen. Zu Beispielen von zweiten Monomeren gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Fluoren, Oxadiazol, Thiadiazol, Benzothiadiazol, Phenylenvinylen, Phenylenethinylen, Pyridin, Diazine und Triazine, von welchen alle weiter substituiert sein können.To Exemplary types of second monomers include, without but to be limited to alkenyl, alkynyl, arylene and heteroarylene. Examples of second monomers include, but not including to be limited to fluorene, oxadiazole, thiadiazole, benzothiadiazole, Phenylenevinylene, phenylenethynylene, pyridine, diazines and triazines, all of which may be further substituted.
In einer Ausführungsform werden die Copolymere hergestellt, indem zuerst ein intermediäres Vorläufermonomer mit der Struktur A-B-C erzeugt wird, wo A und C Vorläufermonomere darstellen, welche gleich oder verschieden sein können, und B ein zweites Monomer darstellt. Das intermediäre A-B-C-Vorläufermonomer kann unter Verwendung standardmäßiger organischer Synthesetechniken, wie beispielsweise Yamamoto-, Stille-, Grignard-Metathese, Suzuki- und Negishi-Kupplungen, hergestellt werden. Das Copolymer wird dann durch oxidative Polymerisation des intermediären Vorläufermonomers allein oder mit einem oder mehreren zusätzlichen Vorläufermonomeren erzeugt.In In one embodiment, the copolymers are prepared by first adding an intermediate precursor monomer with the structure A-B-C where A and C are precursor monomers represent which may be the same or different, and B represents a second monomer. The intermediate A-B-C precursor monomer Can be made using standard organic Synthesis techniques, such as Yamamoto, Stille, Grignard metathesis, Suzuki and Negishi couplings. The copolymer is then oxidative polymerization of the intermediate Precursor monomer alone or with one or more additional Produced precursor monomers.
In einer Ausführungsform ist das elektrisch leitfähige Polymer ein Copolymer von zwei oder mehreren Vorläufermonomeren. In einer Ausführungsform sind die Vorläufermonomere aus einem Thiophen, einem Selenophen, einem Tellurophen, einem Pyrrol und einem Thienothiophen ausgewählt.In In one embodiment, the electrically conductive Polymer is a copolymer of two or more precursor monomers. In one embodiment, the precursor monomers are from a thiophene, a selenophene, a tellurophene, a pyrrole and a thienothiophene.
3. VOLLFLUORIERTE SÄUREPOLYMERE3. FULL-FLUORED ACID POLYMERS
Das vollfluorierte Säurepolymer („FFAP") kann ein beliebiges Polymer sein, welches vollfluoriert ist und saure Gruppen mit sauren Protonen hat. Die sauren Gruppen liefern ein ionisierbares Proton. In einer Ausführungsform hat das saure Proton einen pKa von weniger als 3. In einer Ausführungsform hat das saure Proton einen pKa von weniger als 0. In einer Ausführungsform hat das saure Proton einen pKa von weniger als –5. Die saure Gruppe kann direkt mit dem Polymergrundgerüst verknüpft sein, oder sie kann mit Seitenketten auf dem Polymergrundgerüst verknüpft sein. Zu Beispielen von sauren Gruppen gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Carbonsäuregruppen, Sulfonsäuregruppen, Sulfonimidgruppen, Phosphorsäuregruppen, Phosphonsäuregruppen und Kombinationen davon. Die sauren Gruppen können alle gleich sein, oder das Polymer kann mehr als einen Typ von saurer Gruppe haben. In einer Ausführungsform sind die sauren Gruppen aus der Gruppe, bestehend aus Sulfonsäuregruppen, Sulfonimidgruppen und Kombinationen davon, ausgewählt.The Fully fluorinated acid polymer ("FFAP") may be a be any polymer which is fully fluorinated and acidic groups with acidic protons. The acidic groups provide an ionizable Proton. In one embodiment, the acidic proton has one pKa less than 3. In one embodiment, the acidic proton has a pKa of less than 0. In one embodiment the acidic proton has a pKa of less than -5. The acidic group can be linked directly to the polymer backbone be, or it may have side chains on the polymer backbone be linked. Examples of acidic groups include but not limited to carboxylic acid groups, Sulfonic acid groups, sulfonimide groups, phosphoric acid groups, phosphonic acid groups and combinations thereof. The acidic groups can all be the same, or the polymer can be more than one type of acidic Have group. In one embodiment, the acidic Groups from the group consisting of sulphonic acid groups, Sulfonimide groups and combinations thereof.
In dem FFAP wird ein erster Anteil der sauren Gruppen in der Form von sauren Anionengruppen sein und ist mit dem elektrisch leitfähigen Polymer komplexiert. So ist das elektrisch leitfähige Polymer mit dem FFAP dotiert. Ein zweiter Anteil der sauren Gruppen des FFAP ist in der Form eines Salzes mit Kationen, ausgewählt aus anorganischen Kationen, organischen Kationen und Kombinationen davon. In einigen Fällen verbleibt ein dritter Anteil der sauren Gruppen in der protonierten, sauren Form.In The FFAP is a first fraction of the acidic groups in the form of be acidic anion groups and is with the electrically conductive Complexed polymer. This is the electrically conductive polymer doped with the FFAP. A second part of the acid groups of the FFAP is selected in the form of a salt with cations from inorganic cations, organic cations and combinations from that. In some cases, a third share of the acidic groups in the protonated, acidic form.
In einer Ausführungsform ist das FFAP wasserlöslich. In einer Ausführungsform ist das FFAP in Wasser dispergierbar.In In one embodiment, the FFAP is water soluble. In one embodiment, the FFAP is dispersible in water.
In
einer Ausführungsform ist das FFAP von organischem Lösungsmittel
benetzbar. Der Begriff „von organischem Lösungsmittel
benetzbar" bezeichnet ein Material, welches, wenn zu einem Film
erzeugt, durch organische Lösungsmittel benetzbar ist.
In einer Ausführungsform erzeugen benetzbare Materialien
Filme, welche durch Phenylhexan mit einem Kontaktwinkel nicht größer
als 40° benetzbar sind. Wie hier verwendet, soll der Begriff „Kontaktwinkel"
den Winkel Φ, gezeigt in
Zu Beispielen von geeigneten polymeren Grundgerüsten gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Polyolefine, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyimide, Polyamide, Polyaramide, Polyacrylamide, Polystyrole und Copolymere davon, von welchen alle voll fluoriert sind.To Examples of suitable polymeric backbones include but not limited to polyolefins, polyacrylates, polymethacrylates, Polyimides, polyamides, polyaramides, polyacrylamides, polystyrenes and Copolymers thereof, all of which are fully fluorinated.
In
einer Ausführungsform sind die sauren Gruppen Sulfonsäuregruppen
oder Sulfonimidgruppen. Eine Sulfonimidgruppe hat die Formel:
In einer Ausführungsform sind die sauren Gruppen auf einer fluorierten Seitenkette. In einer Ausführungsform sind die fluorierten Seitenketten aus Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Amidogruppen, Ethergruppen und Kombinationen davon ausgewählt, von welchen alle voll fluoriert sind.In one embodiment, the acidic groups are on a fluorinated side chain. In one version The fluorinated side chains are selected from alkyl groups, alkoxy groups, amido groups, ether groups and combinations thereof, all of which are fully fluorinated.
In einer Ausführungsform hat das FFAP ein perfluoriertes Olefingrundgerüst mit anhängenden perfluorierten Alkylsulfonat-, perfluorierten Ethersulfonat-, perfluorierten Estersulfonat- oder perfluorierten Ethersulfonimidgruppen. In einer Ausführungsform ist das Polymer ein Copolymer von 1,1-Difluorethylen und 2-(1,1-Difluor-2-(trifluormethyl)allyloxy)-1,1,2,2-tetrafluorethansulfonsäure. In einer Ausführungsform ist das Polymer ein Copolymer von Ethylen und 2-(2-(1,2,2-Trifluorvinyloxy)-1,1,2,3,3,3-hexafluorpropoxy)-1,1,2,2-tetrafluorethansulfonsäure. Diese Copolymere können als das entsprechende Sulfonylfluoridpolymer hergestellt werden und können dann in die Sulfonsäureform umgewandelt werden.In In one embodiment, the FFAP has a perfluorinated olefin backbone with pendant perfluorinated alkylsulfonate, perfluorinated Ethersulfonat-, perfluorinated ester sulfonate or perfluorinated Ethersulfonimidgruppen. In one embodiment, this is Polymer is a copolymer of 1,1-difluoroethylene and 2- (1,1-difluoro-2- (trifluoromethyl) allyloxy) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonic acid. In one embodiment, the polymer is a copolymer of ethylene and 2- (2- (1,2,2-trifluorovinyloxy) -1,1,2,3,3,3-hexafluoropropoxy) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonic acid. These copolymers can be used as the corresponding sulfonyl fluoride polymer can be prepared and then in the sulfonic acid form being transformed.
In einer Ausführungsform ist das FFAP Homopolymer oder Copolymer von einem fluorierten und teilweise sulfonierten Poly(arylenethersulfon). Das Copolymer kann ein Blockcopolymer sein.In In one embodiment, the FFAP is homopolymer or copolymer of a fluorinated and partially sulfonated poly (arylene ether sulfone). The copolymer may be a block copolymer.
In
einer Ausführungsform ist das FFAP ein Sulfonimidpolymer
mit Formel IX: wo:
Rf aus
perfluoriertem Alkylen, perfluoriertem Heteroalkylen, perfluoriertem
Arylen und perfluoriertem Heteroarylen ausgewählt ist,
welches mit einem oder mehreren Ethersauerstoffatomen substituiert
sein kann; und
n mindestens 4. istIn one embodiment, the FFAP is a sulfonimide polymer having Formula IX: Where:
R f is selected from perfluorinated alkylene, perfluorinated heteroalkylene, perfluorinated arylene and perfluorinated heteroarylene which may be substituted with one or more ether oxygen atoms; and
n is at least 4.
In einer Ausführungsform von Formel IX ist Rf eine Perfluoralkylgruppe. In einer Ausführungsform ist Rf eine Perfluorbutylgruppe. In einer Ausführungsform enthält Rf Ethersauerstoffatome. In einer Ausführungsform ist n größer als 10.In one embodiment of Formula IX, R f is a perfluoroalkyl group. In one embodiment, R f is a perfluorobutyl group. In one embodiment, R f contains ether oxygen atoms. In one embodiment, n is greater than 10.
In
einer Ausführungsform umfaßt das FFAP ein perfluoriertes
Polymergrundgerüst und eine Seitenkette mit Formel X: wo:
R15 eine
perfluorierte Alkylengruppe oder eine perfluorierte Heteroalkylengruppe
ist;
R16 eine perfluorierte Alkyl-
oder eine perfluorierte Arylgruppe ist; und
a 0 oder eine ganze
Zahl von 1 bis 4 ist.In one embodiment, the FFAP comprises a perfluorinated polymer backbone and a side chain of Formula X: Where:
R 15 is a perfluorinated alkylene group or a perfluorinated heteroalkylene group;
R 16 is a perfluorinated alkyl or perfluorinated aryl group; and
a is 0 or an integer from 1 to 4.
In
einer Ausführungsform hat das FFAP die Formel XI: wo:
R16 eine perfluorierte Alkyl- oder eine perfluorierte
Arylgruppe ist;
c unabhängig 0 oder eine ganze Zahl
von 1 bis 3 ist; und
n mindestens 4 ist.In one embodiment, the FFAP has the formula XI: Where:
R 16 is a perfluorinated alkyl or perfluorinated aryl group;
c is independently 0 or an integer from 1 to 3; and
n is at least 4.
Die
Synthese von FFAPs ist in, zum Beispiel,
In einer Ausführungsform umfaßt das FFAP auch eine Wiederholungseinheit, abgeleitet von mindestens einer perfluorierten ethylenisch ungesättigten Verbindung. Das Perfluorolefin umfaßt 2 bis 20 Kohlenstoffatome. Zu repräsentativen Perfluorolefinen gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen, Perfluor-(2,2-dimethyl-1,3-dioxol), Perfluor-(2-methylen-4-methyl-1,3-dioxolan), CF2=CFO(CF2)tCF=CF2, wo t 1 oder 2 ist, und Rf''OCF=CF2, worin Rf'' eine gesättigte Perfluoralkylgruppe von 1 bis etwa zehn Kohlenstoffatomen ist. In einer Ausführungsform ist das Comonomer Tetrafluorethylen.In one embodiment, the FFAP also comprises a repeating unit derived from at least one perfluorinated ethylenically unsaturated compound. The perfluoroolefin comprises 2 to 20 carbon atoms. Representative perfluoroolefins include, but are not limited to, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole), perfluoro (2-methylene-4-methyl-1,3-dioxolane), CF 2 = CFO (CF 2 ) t CF = CF 2 , where t is 1 or 2, and R f "OCF = CF 2 , wherein R f " is a saturated perfluoroalkyl group of 1 to about 10 carbon atoms. In one embodiment, the comonomer is tetrafluoroethylene.
In einer Ausführungsform ist das FFAP eine Kolloid-erzeugende polymere Säure. Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff „Kolloid-erzeugend" Materialien, welche in Wasser unlöslich sind und Kolloide erzeugen, wenn sie in einem wässerigen Medium dispergiert werden. Die Kolloid-erzeugenden polymeren Säuren haben typischerweise ein Molekulargewicht in dem Bereich von etwa 10000 bis etwa 4000000. In einer Ausführungsform haben die polymeren Säuren ein Molekulargewicht von etwa 100000 bis etwa 2000000. Die Kolloidteilchengröße reicht typischerweise von 2 Nanometern (nm) bis etwa 140 nm. In einer Ausführungsform haben die Kolloide eine Teilchengröße von 2 nm bis etwa 30 nm. Ein beliebiges voll-fluoriertes Kolloid-erzeugendes polymeres Material mit sauren Protonen kann verwendet werden.In In one embodiment, the FFAP is a colloid-producing polymeric acid. As used herein, the term "colloid-producing" Materials which are insoluble in water and colloids when dispersed in an aqueous medium become. The colloid-producing polymeric acids typically have a molecular weight in the range of about 10,000 to about 4,000,000. In one embodiment, the polymeric acids a molecular weight of about 100,000 to about 2,000,000. The colloid particle size typically ranges from 2 nanometers (nm) to about 140 nm. In In one embodiment, the colloids have a particle size from 2 nm to about 30 nm. Any fully fluorinated colloid-producing polymer Material with acidic protons can be used.
Einige der im vorstehenden beschriebenen Polymere können in nicht-Säureform, z. B. als Salze, Ester oder Sulfonylfluoride, erzeugt werden. Sie werden für die Herstellung von leitfähigen Zusammensetzungen, beschrieben nachstehend, in die Säureform umgewandelt.Some the polymers described above may be in non-acid form, z. B. as salts, esters or sulfonyl fluorides produced. she are described for the preparation of conductive compositions below, converted to the acid form.
4. Kationen4. Cations
Die Kationenkonzentration ist in dem Bereich von 5 × 10–5 bis 0,2 Mol Kation pro Gramm von dotiertem leitfähigen Polymer. In einer Ausführungsform ist die Konzentration 5 × 10–4 bis 0,2 Mol Kation pro Gramm von dotiertem leitfähigen Polymer; in einer Ausführungsform 1 × 10–3 bis 0,2 Mol Kation pro Gramm von dotiertem leitfähigen Polymer; in einer Ausführungsform 1 × 10–3 bis 0,1 Mol Kation pro Gramm von dotiertem leitfähigen Polymer.The cation concentration is in the range of 5 x 10 -5 to 0.2 moles of cation per gram of doped conductive polymer. In one embodiment, the concentration is 5 x 10 -4 to 0.2 moles of cation per gram of doped conductive polymer; in one embodiment, 1 x 10 -3 to 0.2 moles of cation per gram of doped conductive polymer; in one embodiment, 1 x 10 -3 to 0.1 moles of cation per gram of doped conductive polymer.
In einer Ausführungsform sind die Kationen, welche die sauren Protonen ersetzen, organische Kationen. Zu Beispielen von organischen Kationen gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Ammoniumionen, substituiert mit einer oder mehreren Alkylgruppen. In einer Ausführungsform haben die Alkylgruppen von 1–3 Kohlenstoffatome.In In one embodiment, the cations are the acidic ones Replace protons, organic cations. Examples of organic Cations include, but are not limited to, ammonium ions with one or more alkyl groups. In one embodiment have the alkyl groups of 1-3 carbon atoms.
In einer Ausführungsform sind die Kationen, welche die sauren Protonen ersetzen, anorganische Kationen. Zu Beispielen von anorganischen Kationen gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Ammonium und Kationen aus den Gruppen 1 und 2 des Periodensystems. In einer Ausführungsform sind die anorganischen Kationen aus der Gruppe, bestehend aus NH4 +, Na+, K+ und Kombinationen davon, ausgewählt.In one embodiment, the cations that replace the acidic protons are inorganic cations. Examples of inorganic cations include, but are not limited to, ammonium and cations from Groups 1 and 2 of the Periodic Table. In one embodiment, the inorganic cations are selected from the group consisting of NH 4 + , Na + , K + and combinations thereof.
5. Herstellung der dotierten elektrisch leitfähigen Polymerzusammensetzung5. Preparation of the doped electrically conductive polymer composition
In einer Ausführungsform wird die dotierte elektrisch leitfähige Polymerzusammensetzung durch die oxidative Polymerisation der Vorläufermonomere in Gegenwart des FFAP erzeugt. In einer Ausführungsform umfassen die Vorläufermonomere zwei oder mehrere leitfähige Vorläufermonomere. In einer Ausführungsform umfassen die Monomere ein intermediäres Vorläufermonomer mit der Struktur A-B-C, wo A und C leitfähige Vorläufermonomere darstellen, welche gleich oder verschieden sein können, und B ein nicht leitfähiges Vorläufermonomer darstellt. In einer Ausführungsform wird das intermediäre Vorläufermonomer mit einem oder mehreren leitfähigen Vorläufermonomeren polymerisiert.In In one embodiment, the doped electrically conductive Polymer composition by the oxidative polymerization of the precursor monomers generated in the presence of the FFAP. In one embodiment the precursor monomers two or more conductive Precursor monomers. In one embodiment the monomers are an intermediate precursor monomer with the structure A-B-C where A and C are precursor monomers represent which may be the same or different, and B represents a non-conductive precursor monomer. In one embodiment, the intermediate Precursor monomer with one or more conductive Polymerized precursor monomers.
In einer Ausführungsform wird die oxidative Polymerisation in einer homogenen wässerigen Lösung ausgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird die oxidative Polymerisation in einer Emulsion von Wasser und einem organischen Lösungsmittel ausgeführt. Im allgemeinen ist etwas Wasser vorhanden, um adäquate Löslichkeit des Oxidationsmittels und/oder Katalysators zu erhalten. Oxidationsmittel, wie beispielsweise Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat und dergleichen, können verwendet werden. Ein Katalysator, wie beispielsweise Eisen(III)-chlorid oder Eisen(III)-sulfat, kann ebenfalls vorhanden sein. Das resultierende polymerisierte Produkt wird eine Lösung, Dispersion oder Emulsion des leitfähigen Polymers in Verbindung mit dem FFAP sein. In einer Ausführungsform ist das intrinsisch leitfähige Polymer positiv geladen und sind die Ladungen durch das FFAP-Anion ausgeglichen.In one embodiment, the oxidative polymerization is carried out in a homogeneous aqueous solution. In another embodiment, the oxidative polymerization is carried out in an emulsion of water and an organic solvent. In general, some water is present to obtain adequate solubility of the oxidant and / or catalyst. Oxidizing agents such as ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate and the like can be used. A cataly may also be present, such as iron (III) chloride or ferric sulfate. The resulting polymerized product will be a solution, dispersion or emulsion of the conductive polymer in conjunction with the FFAP. In one embodiment, the intrinsically conductive polymer is positively charged and the charges are balanced by the FFAP anion.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren zum Herstellen einer wässerigen Dispersion der neuen leitfähigen Polymerzusammensetzung das Erzeugen eines Reaktionsgemisches durch Vereinigen von Wasser, Vorläufermonomer, mindestens einem FFAP und einem Oxidationsmittel, in einer beliebigen Reihenfolge, ein, mit der Maßgabe, daß mindestens ein Anteil des FFAP vorhanden ist, wenn mindestens eines von dem Vorläufermonomer und dem Oxidationsmittel hinzugegeben wird.In In one embodiment, the method for Make an aqueous dispersion of the new conductive Polymer composition by generating a reaction mixture Combine water, precursor monomer, at least one FFAP and an oxidizing agent, in any order, a, with the proviso that at least one share the FFAP is present if at least one of the precursor monomer and the oxidizing agent is added.
In einer Ausführungsform umfaßt das Verfahren zum Herstellen der dotierten leitfähigen Polymerzusammensetzung:
- (a) Bereitstellen einer wässerigen Lösung oder Dispersion von einem FFAP;
- (b) Hinzufügen eines Oxidationsmittels zu der Lösung oder Dispersion von Schritt (a); und
- (c) Hinzufügen von Vorläufermonomer zu dem Gemisch von Schritt (b).
- (a) providing an aqueous solution or dispersion of a FFAP;
- (b) adding an oxidizing agent to the solution or dispersion of step (a); and
- (c) adding precursor monomer to the mixture of step (b).
In einer anderen Ausführungsform wird das Vorläufermonomer vor dem Hinzufügen des Oxidationsmittels zu der wässerigen Lösung oder Dispersion des FFAP hinzugegeben. Vorstehender Schritt (b), welcher Hinzufügen von Oxidationsmittel ist, wird dann ausgeführt.In In another embodiment, the precursor monomer before adding the oxidizing agent to the aqueous Solution or dispersion of the FFAP added. Prominent Step (b), which is adding oxidant, is then executed.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Gemisch von Wasser und dem Vorläufermonomer erzeugt, in einer Konzentration typischerweise in dem Bereich von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 4,0 Gew.-% gesamtes Vorläufermonomer. Dieses Vorläufermonomergemisch wird zu der wässerigen Lösung oder Dispersion des FFAP hinzugegeben, und vorstehender Schritt (b), welcher Hinzufügen von Oxidationsmittel ist, wird ausgeführt.In In another embodiment, a mixture of water and the precursor monomer, in one concentration typically in the range of about 0.5% to about 4.0% by weight entire forerunner monomer. This precursor monomer mix becomes the aqueous solution or dispersion of FFAP, and step (b) above, which adds of oxidizing agent is carried out.
In einer anderen Ausführungsform kann das wässerige Polymerisationsgemisch einen Polymerisationskatalysator, wie beispielsweise Eisen(III)-sulfat, Eisen(III)-chlorid und dergleichen, einschließen. Der Katalysator wird vor dem letzten Schritt hinzugegeben. In einer anderen Ausführungsform wird ein Katalysator zusammen mit einem Oxidationsmittel hinzugegeben.In In another embodiment, the aqueous Polymerization mixture a polymerization catalyst, such as Ferric sulfate, ferric chloride and the like. The catalyst is added before the last step. In a In another embodiment, a catalyst is used together with an oxidizing agent added.
In einer Ausführungsform wird die Polymerisation in Gegenwart von codispergierenden Flüssigkeiten ausgeführt, welche mit Wasser mischbar sind. Zu Beispielen von geeigneten codispergierenden Flüssigkeiten gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Ether, Alkohole, Alkoholether, cyclische Ether, Ketone, Nitrile, Sulfoxide, Amide und Kombinationen davon. In einer Ausführungsform ist die codispergierende Flüssigkeit ein Alkohol. In einer Ausführungsform ist die codispergierende Flüssigkeit ein organisches Lösungsmittel, ausgewählt aus n-Propanol, Isopropanol, t-Butanol, Dimethylacetamid, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon und Gemischen davon. Im allgemeinen sollte die Menge von codispergierender Flüssigkeit weniger als etwa 60 Vol.-% sein. In einer Ausführungsform ist die Menge von codispergierender Flüssigkeit weniger als etwa 30 Vol.-%. In einer Ausführungsform ist die Menge von codispergierender Flüssigkeit zwischen 5 und 50 Vol.-%. Die Verwendung einer codispergierenden Flüssigkeit in der Polymerisation verringert die Teilchengröße bedeutsam und verbessert die Filtrierbarkeit der Dispersionen. Außerdem zeigen Puffermaterialien, erhalten durch dieses Verfahren, eine erhöhte Viskosität und Filme, hergestellt aus diesen Dispersionen, sind von hoher Qualität.In In one embodiment, the polymerization is in the presence of codispersing fluids, which are miscible with water. Examples of suitable codispersing Liquids include, but are not limited to to be ethers, alcohols, alcohol ethers, cyclic ethers, ketones, Nitriles, sulfoxides, amides and combinations thereof. In one embodiment the codispersing liquid is an alcohol. In a Embodiment is the codispersing liquid an organic solvent selected from n-propanol, isopropanol, t-butanol, dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and mixtures thereof. In general, the Amount of codispersant liquid less than about Be 60 vol .-%. In one embodiment, the amount is of codispersing liquid less than about 30% by volume. In one embodiment, the amount of codispersing Liquid between 5 and 50 vol .-%. The use of a codispergierenden liquid reduced in the polymerization the particle size significantly and improves the Filterability of the dispersions. In addition, buffer materials, obtained by this method, an increased viscosity and films made from these dispersions are of high quality.
Die codispergierende Flüssigkeit kann an einem beliebigen Punkt in dem Verfahren zu dem Reaktionsgemisch hinzugegeben werden.The Codispergierende liquid can at any point in the process are added to the reaction mixture.
In einer Ausführungsform wird die Polymerisation in Gegenwart einer Cosäure ausgeführt, welche eine Brønsted-Säure ist. Die Säure kann eine anorganische Säure, wie beispielsweise HCl, Schwefelsäure und dergleichen, oder eine organische Säure, wie beispielsweise Essigsäure oder p-Toluolsulfonsäure, sein. Alternativ kann die Säure eine wasserlösliche polymere Säure, wie beispielsweise Poly(styrolsulfonsäure), Poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure oder dergleichen, oder ein zweites FFAP, wie vorstehend beschrieben, sein. Kombinationen von Säuren können verwendet werden.In In one embodiment, the polymerization is in the presence a co-acid, which is a Brønsted acid is. The acid can be an inorganic acid, such as for example, HCl, sulfuric acid and the like, or an organic acid such as acetic acid or p-toluenesulfonic acid. Alternatively, the acid a water-soluble polymeric acid, such as Poly (styrenesulfonic acid), poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid or the like, or a second FFAP as described above. Combinations of acids can be used.
Die Cosäure kann zu dem Reaktionsgemisch an einem beliebigen Punkt in dem Verfahren vor der Zugabe von entweder dem Oxidationsmittel oder dem Vorläufermonomer, welches auch immer zuletzt hinzugegeben wird, hinzugegeben werden. In einer Ausführungsform wird die Cosäure vor sowohl den Vorläufermonomeren als auch dem FFAP hinzugegeben, und das Oxidationsmittel wird zuletzt hinzugegeben. In einer Ausführungsform wird die Cosäure vor der Zugabe der Vorläufermonomere hinzugegeben, gefolgt von der Zugabe des FFAP, und das Oxidationsmittel wird zuletzt hinzugegeben.The co-acid may be added to the reaction mixture at any point in the process prior to the addition of either the oxidant or the precursor monomer, whichever is added last. In one embodiment, the co-acid is added before both the precursor monomers and the FFAP, and the oxidant is added last. In an off For example, the co-acid is added prior to the addition of the precursor monomers, followed by the addition of the FFAP, and the oxidant is added last.
In einer Ausführungsform wird die Polymerisation in Gegenwart von sowohl einer codispergierenden Flüssigkeit als auch einer Cosäure ausgeführt.In In one embodiment, the polymerization is in the presence of both a codispersing liquid and carried out a co-acid.
In einer Ausführungsform wird ein Reaktionsgefäß zuerst mit einem Gemisch von Wasser, codispergierendem Mittel in Form von Alkohol und anorganischer Cosäure beladen. Zu diesem werden, der Reihe nach, die Vorläufermonomere, eine wässerige Lösung oder Dispersion von FFAP und ein Oxidationsmittel hinzugegeben. Das Oxidationsmittel wird langsam und tropfenweise hinzugegeben, um die Bildung von lokalisierten Gebieten mit hoher Ionenkonzentration zu verhindern, welche das Gemisch destabilisieren können. Das Gemisch wird gerührt und die Reaktion wird dann bei einer kontrollierten Temperatur ablaufen gelassen. Wenn die Polymerisation abgeschlossen ist, wird das Reaktionsgemisch mit einem starken Säure-Kationen-Harz behandelt, gerührt und filtriert und dann mit einem Base-Anionen-Austauschharz behandelt, gerührt und filtriert. Alternative Reihenfolgen der Zugabe können verwendet werden, wie vorstehend diskutiert ist.In In one embodiment, a reaction vessel is first with a mixture of water, codispersing agent in the form of Loaded alcohol and inorganic cocoa acid. To become this, in turn, the precursor monomers, an aqueous Solution or dispersion of FFAP and an oxidizing agent added. The oxidizer becomes slow and drops added to the formation of localized areas with high To prevent ion concentration, which destabilize the mixture can. The mixture is stirred and the reaction is then allowed to drain at a controlled temperature. When the polymerization is complete, the reaction mixture becomes treated with a strong acid-cation resin, stirred and filtered and then treated with a base anion exchange resin, stirred and filtered. Alternative orders of addition can be used as discussed above.
In dem Verfahren zum Herstellen der neuen leitfähigen Polymerzusammensetzung liegt das Molverhältnis von Oxidationsmittel zu gesamtem Vorläufermonomer allgemein in dem Bereich von 0,1 bis 2,0 und ist in einer Ausführungsform 0,4 bis 1,5. Das Molverhältnis von FFAP zu gesamtem Vorläufermonomer liegt allgemein in dem Bereich von 0,3 bis 10. In einer Ausführungsform liegt das Verhältnis in dem Bereich von 1 bis 7. Der Gesamtfeststoffgehalt liegt allgemein in dem Gewichtsprozentgehalt im Bereich von etwa 0,5% bis 15% und in einer Ausführungsform von etwa 2% bis 7%. Die Reaktionstemperatur liegt allgemein in dem Bereich von etwa 4°C bis 50°C; in einer Ausführungsform etwa 20°C bis 35°C; in einer Ausführungsform etwa 10°C bis 25°C. Das Molverhältnis von optionaler Cosäure zu Vorläufermonomer beträgt etwa 0,05 bis 4. Die Reaktionszeit liegt allgemein in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 30 Stunden.In the method of making the novel conductive polymer composition is the molar ratio of oxidant to total Precursor monomer generally in the range of 0.1 to 2.0 and in one embodiment is 0.4 to 1.5. The molar ratio from FFAP to total precursor monomer is generally in in the range of 0.3 to 10. In one embodiment the ratio in the range of 1 to 7. The total solids content is generally in the weight percent range of about 0.5% to 15% and in one embodiment from about 2% to 7%. The reaction temperature is generally in the range of about 4 ° C to 50 ° C; in one embodiment about 20 ° C to 35 ° C; in one embodiment about 10 ° C to 25 ° C. The molar ratio from optional co-acid to precursor monomer about 0.05 to 4. The reaction time is generally within the range from about 1 to about 30 hours.
6. Ersetzung von sauren Protonen mit Kationen6. Replacement of acidic protons with cations
In einer Ausführungsform wird eine leitfähige Polymerzusammensetzung unter Bedingungen, die geeignet sind, um saure Protonen mit Kationen zu ersetzen, in Kontakt mit mindestens einem Ionenaustauschharz gebracht. Die Zusammensetzung kann mit einem oder mehreren Typen von Ionenaustauschharzen gleichzeitig oder aufeinanderfolgend behandelt werden.In One embodiment is a conductive polymer composition under conditions suitable for acidic protons with cations in contact with at least one ion exchange resin brought. The composition may be of one or more types treated by ion exchange resins simultaneously or sequentially become.
Ionenaustausch ist eine reversible chemische Reaktion, wobei ein Ion in einem fluiden Medium (wie beispielsweise eine wässerige Dispersion) für ein ähnlich geladenes Ion, verknüpft mit einem immobilen festen Teilchen, das in dem fluiden Medium unlöslich ist, ausgetauscht wird. Der Begriff „Ionenaustauschharz" wird hier verwendet, um alle derartigen Substanzen zu bezeichnen. Das Harz ist aufgrund der vernetzten Natur des polymeren Trägers, mit welchem die ionenaustauschenden Gruppen verknüpft sind, unlöslich gemacht. Ionenaustauschharze sind als Kationenaustauscher oder Anionenaustauscher klassifiziert. Kationenaustauscher haben positiv geladene mobile Ionen, verfügbar für Austausch, typischerweise Metallionen wie beispielsweise Natriumionen. Anionenaustauscher haben austauschbare Ionen, welche negativ geladen sind, typischerweise Hydroxidionen.ion exchange is a reversible chemical reaction where an ion is in a fluid Medium (such as an aqueous dispersion) for a similarly charged ion linked to one immobile solid particles that are insoluble in the fluid medium is, is exchanged. The term "ion exchange resin" is used herein to refer to all such substances. The resin is due to the crosslinked nature of the polymeric carrier, to which the ion-exchanging groups are linked, insolubilized. Ion exchange resins are used as cation exchangers or anion exchanger classified. Have cation exchanger positively charged mobile ions, available for replacement, typically metal ions such as sodium ions. anion exchanger have exchangeable ions which are negatively charged, typically hydroxide ions.
In einer Ausführungsform ist ein erstes Ionenaustauschharz ein Kationen-Säure-Austauschharz, welches in Metallionen-, typischerweise Natriumionen-, -Form sein kann. Ein zweites Ionenaustauschharz ist ein basisches Anionenaustauschharz. Sowohl saure Kationen-Protonen-Austauschharze als auch basische Anionenaustauschharze können verwendet werden. In einer Ausführungsform ist das saure Kationenaustauschharz ein anorganisches Säure-Kationenaustauschharz, wie beispielsweise ein Sulfonsäure-Kationenaustauschharz. Zu Sulfonsäure-Kationenaustauschharzen, erwogen zur Verwendung in der praktischen Ausführung der Erfindung, gehören zum Beispiel sulfonierte Styrol-Divinylbenzol-Copolymere, sulfonierte vernetzte Styrol-Polymere, Phenol-Formaldehyd-Sulfonsäure-Harze, Benzol-Formaldehyd-Sulfonsäure-Harze und Gemische davon. In einer anderen Ausführungsform ist das saure Kationenaustauschharz ein organisches Säure-Kationenaustauschharz, wie beispielsweise Carbonsäure-, Acryl- oder Phosphor-Kationenaustauschharz. Außerdem können Gemische von verschiedenen Kationenaustauschharzen verwendet werden.In One embodiment is a first ion exchange resin a cation-acid exchange resin used in metal ion, typically sodium ion form. A second ion exchange resin is a basic anion exchange resin. Both acidic cation-proton exchange resins as well as basic anion exchange resins can be used become. In one embodiment, the acidic cation exchange resin is an inorganic acid-cation exchange resin such as a sulfonic acid cation exchange resin. To sulfonic acid cation exchange resins, considered for use in the practice of Invention include, for example, sulfonated styrene-divinylbenzene copolymers, sulfonated crosslinked styrene polymers, phenol-formaldehyde-sulfonic acid resins, Benzene-formaldehyde-sulfonic acid resins and mixtures thereof. In another embodiment, the acidic cation exchange resin is an organic acid-cation exchange resin such as Carboxylic acid, acrylic or phosphorus cation exchange resin. Furthermore may be mixtures of different cation exchange resins be used.
In einer anderen Ausführungsform ist das basische, anionische Austauschharz ein Anionenaustauschharz in Form von tertiärem Amin. Zu Anionenaustauschharzen in Form von tertiärem Amin, erwogen zur Verwendung in der praktischen Ausführung der Erfindung gehören zum Beispiel tertiär-aminierte Styrol-Divinylbenzol-Copolymere, tertiär-aminierte vernetzte Styrol-Polymere, tertiär-aminierte Phenol-Formaldehyd-Harze, tertiär-aminierte Benzol-Formaldehyd-Harze und Gemische davon. In einer weiteren Ausführungsform ist das basische, anionische Austauschharz ein Anionenaustauschharz in Form von quaternärem Amin oder Gemische von diesen und anderen Austauschharzen.In another embodiment, the basic, anionic exchange resin is a tertiary amine anion exchange resin. Tertiary amine anion exchange resins contemplated for use in the practice of the invention include, for example, tertiary aminated styrene-divinylbenzene copolymers, tertiary aminated crosslinked styrene polymers, tertiary aminated phenol-formaldehyde resins, tertiary-aminated benzene Formaldehyde resins and mixtures thereof. In a further embodiment this is basic, anionic exchange resin, a quaternary amine anion exchange resin, or mixtures of these and other exchange resins.
In einer Ausführungsform werden beide Typen von Harzen gleichzeitig zu einer flüssigen Zusammensetzung, umfassend das elektrisch leitende Polymer und FFAP, hinzugegeben und für mindestens etwa 1 Stunde, z. B. etwa 2 Stunden bis etwa 20 Stunden, in Kontakt mit der flüssigen Zusammensetzung bleiben gelassen. Die Ionenaustauschharze können dann durch Filtration aus der Dispersion entfernt werden. Die Größe des Filters wird so gewählt, daß die relativ großen Ionenaustauschharzteilchen entfernt werden, während die kleineren Dispersionsteilchen hindurchgehen. Im allgemeinen werden etwa ein bis fünf Gramm von Ionenaustauschharz pro Gramm von neuer leitfähiger Polymerzusammensetzung verwendet.In In one embodiment, both types of resins become simultaneously to a liquid composition comprising the electrically conductive polymer and FFAP, added and for at least about 1 hour, z. From about 2 hours to about 20 hours with the liquid composition left. The Ion exchange resins can then be removed by filtration from the Dispersion are removed. The size of the filter is chosen so that the relatively large Ion exchange resin particles are removed, while the smaller Go through the dispersion particles. In general, about one to five grams of ion exchange resin per gram of new conductive polymer composition used.
In einigen Ausführungsformen werden die sauren Protonen durch die Zugabe einer wässerigen basischen Lösung ersetzt. Zu basischen Verbindungen gehören Hydroxide, Carbonate und Bicarbonate. Zu Beispielen einer derartigen Lösung gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Natriumhydroxid, Ammoniumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid und dergleichen.In In some embodiments, the acidic protons pass through the addition of an aqueous basic solution replaced. Basic compounds include hydroxides, carbonates and bicarbonates. Examples of such a solution include, but are not limited to, sodium hydroxide, Ammonium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide and the like.
In einer Ausführungsform werden mehr als 50% der sauren Protonen mit Kationen ersetzt. In einer Ausführungsform werden mehr als 60% ersetzt; in einer Ausführungsform werden mehr als 75% ersetzt; in einer Ausführungsform werden mehr als 90% ersetzt.In In one embodiment, more than 50% of the acid protons become replaced with cations. In one embodiment, more will be done replaced as 60%; in one embodiment, more than 75% replaced; in one embodiment, more than 90% replaced.
7. Elektronische Vorrichtungen7. Electronic devices
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden elektronische Vorrichtungen, umfassend mindestens eine Schicht, hergestellt aus der hier beschriebenen leitfähigen Polymerzusammensetzung, bereitgestellt. Der Begriff „elektronische Vorrichtung" soll eine Vorrichtung bedeuten, die eine oder mehrere organische Halbleiterschichten oder -materialien einschließt. Eine elektronische Vorrichtung schließt, ohne aber darauf begrenzt zu sein, ein: (1) eine Vorrichtung, die elektrische Energie in Strahlung umwandelt (z. B. eine lichtemittierende Diode, ein Licht emittierendes Diodendisplay, ein Diodenlaser oder eine Beleuchtungstafel), (2) eine Vorrichtung, die ein Signal unter Verwendung eines elektronischen Prozesses nachweist (z. B. ein Photodetektor, eine Photoleitfähigkeitszelle, ein Photowiderstand, ein photoelektrisches Relais, ein Phototransistor, eine Photozelle, ein Infrarot-(„IR")-Detektor oder ein Biosensor), (3) eine Vorrichtung, die Strahlung in elektrische Energie umwandelt (z. B. eine photovoltaische Vorrichtung oder Solarzelle), (4) eine Vorrichtung, die ein oder mehrere elektronische Komponenten einschließt, die eine oder mehrere organische Halbleiterschichten einschließen (z. B. ein Transistor oder eine Diode) oder eine beliebige Kombination von Vorrichtungen in den Punkten (1) bis (4).In Another embodiment of the invention will be electronic Devices comprising at least one layer made from the conductive polymer composition described herein, provided. The term "electronic device" is intended to mean a device containing one or more organic semiconductor layers or materials. An electronic device includes, but is not limited to: (1) one Device that converts electrical energy into radiation (eg. A light emitting diode, a light emitting diode display, a diode laser or a lighting panel), (2) a device, which detects a signal using an electronic process (eg, a photodetector, a photoconductivity cell, a photoresistor, a photoelectric relay, a phototransistor, a Photocell, an infrared ("IR") detector or a biosensor), (3) a device that converts radiation into electrical energy (eg, a photovoltaic device or solar cell), (4) a Device including one or more electronic components, which include one or more organic semiconductor layers (eg, a transistor or a diode) or any combination of devices in the items (1) to (4).
In einer Ausführungsform umfaßt die elektronische Vorrichtung mindestens eine elektroaktive Schicht, positioniert zwischen zwei elektrischen Kontaktschichten, wobei die Vorrichtung weiter die Doppelschicht einschließt. Der Begriff „elektroaktiv" soll, wenn bezugnehmend auf eine Schicht oder ein Material, eine Schicht oder ein Material bedeuten, das elektronische oder Elektrostrahlungseigenschaften zeigt. Ein Material einer elektroaktiven Schicht kann Strahlung emittieren oder eine Veränderung in der Konzentration von Elektronen-Loch-Paaren zeigen, wenn sie Strahlung empfängt.In an embodiment includes the electronic Device at least one electroactive layer, positioned between two electrical contact layers, the device further includes the bilayer. The term "electroactive" should, when referring to a layer or a material, a Layer or a material that has electronic or electrical radiation properties shows. A material of an electroactive layer can be radiation emit or change in the concentration of Electron-hole pairs show when receiving radiation.
Wie
in
Die Vorrichtung kann einen Träger oder ein Substrat (nicht gezeigt) einschließen, die angrenzend an die Anodenschicht 110 oder die Kathodenschicht 160 sein können. Am häufigsten ist der Träger angrenzend an die Anodenschicht 110. Der Träger kann flexibel oder starr, organisch oder anorganisch sein. Zu Beispielen von Trägermaterialien gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Glas, Keramik, Metall, und Kunststoff-Folien.The Device can not be a carrier or a substrate (not shown) adjacent to the anode layer 110 or the cathode layer 160 may be. Most frequently the carrier is adjacent to the anode layer 110 Carriers can be flexible or rigid, organic or inorganic be. Examples of carrier materials include but without being limited to glass, ceramics, metal, and plastic films.
Die
Anodenschicht 110 ist eine Elektrode, die, verglichen mit der Kathodenschicht
160, zum Injizieren von Löchern wirksamer ist. Die Anode
kann Materialien, enthaltend ein Metall, gemischtes Metall, eine
Legierung, ein Metalloxid oder gemischtes Oxid, einschließen.
Zu geeigneten Materialien gehören die gemischten Oxide
der Elemente der Gruppe 2 (d. h. Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), der Elemente
der Gruppe 11, der Elemente in den Gruppen 4, 5, und 6 und der Übergangselemente
der Gruppe 8–10. Wenn die Anodenschicht 110 lichtdurchlässig
sein soll, können gemischte Oxide der Elemente der Gruppen
12, 13 und 14, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid, verwendet werden.
Wie hier verwendet bezeichnet der Ausdruck „gemischtes
Oxid" Oxide mit zwei oder mehreren verschiedenen Kationen, ausgewählt
aus den Elementen der Gruppe 2 oder den Elementen der Gruppen 12,
13, oder 14. Zu einigen nicht begrenzenden, speziellen Beispielen
von Materialien für die Anodenschicht 110 gehören,
ohne aber darauf begrenzt zu sein, Indium-Zinn-Oxid („ITO"),
Indium-Zink-Oxid, Aluminium-Zinn-Oxid, Gold, Silber, Kupfer und
Nickel. Die Anode kann auch ein organisches Material umfassen, speziell
ein leitendes Polymer wie beispielsweise Polyanilin, einschließend
beispielhafte Materialien, wie beschrieben in
Die Anodenschicht 110 kann durch ein chemisches oder physikalisches Dampfabscheidungsverfahren oder Schleuderbeschichtungsverfahren erzeugt werden. Chemische Dampfabscheidung kann als Plasma-verstärkte chemische Dampfabscheidung („PECVD") oder metallorganische chemische Dampfabscheidung („MOCVD") durchgeführt werden. Physikalische Dampfabscheidung kann alle Formen von Sputtern, einschließlich Ionenstrahlsputtern, ebenso wie Elektronenstrahlverdampfung und Widerstandsverdampfung einschließen. Zu speziellen Formen von physikalischer Dampfabscheidung gehören rf-Magnetron-Sputtern und induktiv-gekoppelte plasmaphysikalische Dampfabscheidung („IMP-PVD"). Diese Abscheidungstechniken sind innerhalb der Fachgebiete der Halbleiter Fertigung bekannt.The Anode layer 110 may be formed by a chemical or physical Vapor deposition method or spin coating method be generated. Chemical vapor deposition can be called plasma-enhanced chemical vapor deposition ("PECVD") or organometallic chemical vapor deposition ("MOCVD") become. Physical vapor deposition can take all forms of sputtering, including ion beam sputtering, as well as electron beam evaporation and resistance evaporation. To special Forms of physical vapor deposition include rf magnetron sputtering and Inductively Coupled Plasma-Physical Vapor Deposition ("IMP-PVD"). These deposition techniques are within the specialist fields of semiconductors Manufacturing known.
In einer Ausführungsform wird die Anodenschicht 110 während eines lithographischen Arbeitsschrittes strukturiert. Die Struktur kann wie gewünscht variieren. Die Schichten können vor dem Aufbringen des Materials der ersten elektrischen Kontaktschicht durch, zum Beispiel, Positionieren einer strukturierten Maske oder eines Resists auf der ersten flexiblen Verbundsperrschichtstruktur in einer Struktur erzeugt werden. Alternativ können die Schichten als Gesamtschicht aufgebracht (auch überdeckendes Auftragen genannt) und anschließend unter Verwendung von, zum Beispiel, einer strukturierten Resistschicht und naßchemischer oder trockener Ätztechniken strukturiert werden. Andere Verfahren zum Strukturieren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, können ebenfalls verwendet werden.In In one embodiment, the anode layer 110 is during a lithographic step structured. The structure can vary as desired. The layers can before applying the material of the first electrical contact layer by, for example, positioning a structured mask or a Resists on the first flexible composite barrier structure in FIG a structure are created. Alternatively, the layers can Applied as a total layer (also overlapping application called) and then using, for example, a structured resist layer and wet chemical or dry etching techniques are structured. Other procedures for structuring, which are known in the art also be used.
Die hier beschriebenen leitfähigen Polymerzusammensetzungen sind als die Pufferschicht 120 geeignet. Der Begriff „Pufferschicht" oder „Puffermaterial” soll elektrisch leitfähige oder halbleitfähige Materialien bedeuten und kann eine oder mehrere Funktionen in einer organischen elektronischen Vorrichtung haben, die, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Planarisierung der darunter liegenden Schicht, Ladungstransport- und/oder Ladungsinjektionseigenschaften, Einfangen von Verunreinigungen, wie beispielsweise Sauerstoff oder Metallionen, und andere Aspekte einschließen, um das Betriebsverhalten der organischen elektronischen Vorrichtung zu erleichtern oder zu verbessern. Die Pufferschicht wird gewöhnlich unter Verwendung einer Vielfalt von dem Fachmann bekannter Techniken auf Substrate aufgetragen. Zu typischen Abscheidungstechniken gehören Dampfabscheidung, Flüssigkeitsabscheidung (kontinuierliche und diskontinuierliche Techniken) und Wärmeübertragung. Zu kontinuierlichen Abscheidungstechniken gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Schleuderbeschichtung, Tiefdruckbeschichtung, Vorhangbeschichtung, Tauchbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Sprühbeschichtung und kontinuierliche Düsenbeschichtung. Zu diskontinuierlichen Abscheidungstechniken gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Tintenstrahldruck, Tiefdruck, und Siebdruck.The conductive polymer compositions described herein are suitable as the buffer layer 120. The term "buffer layer" or "buffer material" is intended to be electrically conductive or semiconducting materials mean and can be one or multiple functions in an organic electronic device have, but are not limited to, planarization of the underlying layer, charge transport and / or charge injection properties, Trapping contaminants, such as oxygen or Metal ions, and other aspects, include the performance facilitate or to the organic electronic device improve. The buffer layer is usually used a variety of techniques known in the art on substrates applied. Typical deposition techniques include Vapor deposition, liquid separation (continuous and discontinuous techniques) and heat transfer. To continuous deposition techniques include, without but to be limited to, spin coating, gravure coating, Curtain coating, dip coating, slot die coating, Spray coating and continuous die coating. Discontinuous deposition techniques include, without but to be limited to inkjet, gravure, and Screen printing.
Eine
optionale Schicht 130 kann zwischen der Pufferschicht 120 und der
elektroaktiven Schicht 140 vorhanden sein. Diese Schicht kann Lochtransportmaterialien
umfassen. Beispiele von Lochtransportmaterialien sind zum Beispiel
in
In einigen Ausführungsformen umfaßt die Lochtransportschicht ein Lochtransportpolymer. In einigen Ausführungsformen ist das Lochtransportpolymer eine Distyrylarylverbindung. In einigen Ausführungsformen hat die Arylgruppe zwei oder mehrere kondensierte aromatische Ringe. In einigen Ausführungsformen ist die Arylgruppe ein Acen. Der Begriff „Acen" bezeichnet, wie hier verwendet, eine Kohlenwasserstoff-Stammkomponente, die zwei oder mehrere ortho-kondensierte Benzolringe in einer geraden linearen Anordnung enthält.In In some embodiments, the hole transport layer comprises a hole transport polymer. In some embodiments the hole transport polymer is a distyrylaryl compound. In some Embodiments, the aryl group has two or more condensed aromatic rings. In some embodiments the aryl group is an acene. The term "acen" denotes as used herein, a parent hydrocarbon component which two or more ortho-fused benzene rings in a straight contains linear arrangement.
In einigen Ausführungsformen ist das Lochtransportpolymer ein Arylaminpolymer. In einigen Ausführungsformen ist es ein Copolymer von Fluoren und Arylaminmonomeren.In In some embodiments, the hole transport polymer is an arylamine polymer. In some embodiments it is a copolymer of fluorene and arylamine monomers.
In einigen Ausführungsformen hat das Polymer vernetzbare Gruppen. In einigen Ausführungsformen kann Vernetzung durch eine Wärmebehandlung und/oder Einwirkung von UV- oder sichtbarer Strahlung bewerkstelligt werden. Zu Beispielen von vernetzbaren Gruppen gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Vinyl, Acrylat, Perfluorvinylether, 1-Benzo-3,4-cyclobutan, Siloxan und Methylester. Vernetzbare Polymere können in der Fertigung von OLEDs durch ein Lösungsverfahren Vorteile haben. Die Aufbringung eines löslichen polymeren Materials, um eine Schicht zu erzeugen, welche anschließend an die Abscheidung in einen unlöslichen Film umgewandelt werden kann, kann die Fertigung von Lösungs-verarbeiteten Mehrschicht-OLED-Vorrichtungen frei von Schichtauflösungsproblemen erlauben.In In some embodiments, the polymer has crosslinkable groups. In some embodiments, crosslinking may be accomplished by a Heat treatment and / or exposure to UV or visible Radiation be accomplished. Examples of networkable Groups include, but are not limited to, vinyl, Acrylate, perfluorovinyl ether, 1-benzo-3,4-cyclobutane, siloxane and Methylester. Crosslinkable polymers can be used in production benefit from OLEDs through a solution process. The Application of a soluble polymeric material to a Layer to produce, which subsequent to the deposition can be converted into an insoluble film the fabrication of solution-processed multilayer OLED devices allow for free slice resolution problems.
Beispiele
von vernetzbaren Polymeren können in zum Beispiel der veröffentlichten
US-Patentanmeldung 2005-0184287 und der veröffentlichten
PCT-Anmeldung
In einigen Ausführungsformen umfaßt die Lochtransportschicht ein Polymer, welches ein Copolymer von 9,9-Dialkylfluoren und Triphenylamin ist. In einigen Ausführungsformen ist das Polymer ein Copolymer von 9,9-Dialkylfluoren und 4,4'-Bis(diphenylamino)biphenyl. In einigen Ausführungsformen ist das Polymer ein Copolymer von 9,9-Dialkylfluoren und TPB. In einigen Ausführungsformen ist das Polymer ein Copolymer von 9,9-Dialkylfluoren und NPB. In einigen Ausführungsformen ist das Copolymer aus einem dritten Comonomer, ausgewählt aus (Vinylphenyl)diphenylamin und 9,9-Distyrylfluoren oder 9,9-Di(vinylbenzyl)fluoren, hergestellt.In In some embodiments, the hole transport layer comprises a polymer which is a copolymer of 9,9-dialkylfluorene and triphenylamine is. In some embodiments, the polymer is a copolymer of 9,9-dialkylfluorene and 4,4'-bis (diphenylamino) biphenyl. In some In embodiments, the polymer is a copolymer of 9,9-dialkylfluorene and TPB. In some embodiments, the polymer is a Copolymer of 9,9-dialkylfluorene and NPB. In some embodiments is the copolymer of a third comonomer selected from (vinylphenyl) diphenylamine and 9,9-distyrylfluorene or 9,9-di (vinylbenzyl) fluorene, produced.
Abhängig
von der Anwendung der Vorrichtung kann die elektroaktive Schicht
140 eine lichtemittierende Schicht sein, die durch eine angelegte
Spannung aktiviert wird (wie beispielsweise in einer lichtemittierenden
Diode oder lichtemittierenden elektrochemischen Zelle), eine Schicht
von Material, das auf Strahlungsenergie reagiert und mit oder ohne
eine angelegte Bias-Spannung ein Signal erzeugt (wie beispielsweise
in einem Photodetektor). In einer Ausführungsform ist das
elektroaktive Material ein organisches elektrolumineszierendes („EL")
Material. Ein beliebiges EL-Material kann in den Vorrichtungen verwendet
werden, einschließlich, ohne aber darauf begrenzt zu sein,
organischer fluoreszierender Verbindungen mit kleinen Molekülen,
fluoreszierender und phosphoreszierender Metallkomplexe, konjugierter
Polymere und Gemischen davon. Zu Beispielen von fluoreszierenden
Verbindungen gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein,
Pyren, Perylen, Rubren, Cumarin, Derivate davon und Gemische davon.
Zu Beispielen von Metallkomplexen gehören, ohne aber darauf
begrenzt zu sein, Metall-chelatisierte oxinoide Verbindungen, wie
beispielsweise Tris(8-hydroxychinolato)aluminium (Alq3); cyclometallierte
elektrolumineszierende Iridium- und Platinverbindungen, wie beispielsweise
Komplexe von Iridium mit Phenylpyridin-, Phenylchinolin- oder Phenylpyrimidinliganden,
wie offenbart in Petrov et al.,
Die optionale Schicht 150 kann funktionieren, sowohl um Elektronen-Injektion/Transport zu erleichtern, als auch um als Begrenzungsschicht zu dienen, um Abschreckungsreaktionen an Schichtgrenzflächen zu verhindern. Genauer gesagt kann die Schicht 140 Elektronenmobilität fördern und die Wahrscheinlichkeit einer abschreckenden Reaktion verringern, wenn die Schichten 140 und 160 ansonsten in direktem Kontakt sein würden. Zu Beispielen von Materialien für die optionale Schicht 150 gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Metall-chelatisierte oxinoide Verbindungen, wie beispielsweise Bis(2-methyl-8-chinolinolato)(para-phenyl-phenolato)aluminium(III) (BAlQ) und Tris(8-hydroxychinolato)aluminium (Alq3); Tetrakis(8-hydroxychinolinato)zirconium; Azolverbindungen wie beispielsweise 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (PBD), 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-t-butylphenyl)-1,2,4-triazol (TAZ) und 1,3,5-Tri(phenyl-2-benzimidazol)benzol (TPBI); Chinoxalin-Derivate wie beispielsweise 2,3-Bis(4-fluorphenyl)chinoxalin; Phenanthrolin-Derivate wie beispielsweise 9,10-Diphenylphenanthrolin (DPA) und 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (DDPA); und eine beliebige oder mehrere Kombinationen davon. Alternativ kann die optionale Schicht 150 anorganisch sein und BaO, LiF, Li2O oder dergleichen umfassen.The optional layer 150 may function both to facilitate electron injection / transport and to serve as a constraint layer to prevent quenching reactions at layer interfaces. More specifically, layer 140 may promote electron mobility and reduce the likelihood of a deterrent reaction if layers 140 and 160 otherwise would be in direct contact. Examples of materials for optional layer 150 include, but are not limited to, metal chelated oxinoid compounds such as bis (2-methyl-8-quinolinolato) (para-phenyl-phenolato) aluminum (III) (BAlQ). and tris (8-hydroxyquinolato) aluminum (Alq3); Tetrakis (8-hydroxychinoli nato) zirconium; Azole compounds such as 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5- (4-t -butylphenyl) -1,2,4-triazole (TAZ) and 1,3,5-tri (phenyl-2-benzimidazole) benzene (TPBI); Quinoxaline derivatives such as 2,3-bis (4-fluorophenyl) quinoxaline; Phenanthroline derivatives such as 9,10-diphenylphenanthroline (DPA) and 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (DDPA); and any one or more combinations thereof. Alternatively, the optional layer 150 may be inorganic and include BaO, LiF, Li 2 O, or the like.
Die Kathodenschicht 160 ist eine Elektrode die zum Injizieren von Elektronen oder negativen Ladungsträgern besonders wirksam ist. Die Kathodenschicht 160 kann ein beliebiges Metall oder Nichtmetall mit einer niedrigeren Austrittsarbeit als der der ersten elektrischen Kontaktschicht (in diesem Fall die Anodenschicht 110) sein. Wie hier verwendet soll, der Begriff „niedrigere Austrittsarbeit" ein Material mit einer Austrittsarbeit nicht größer als etwa 4,4 eV bedeuten. Wie hier verwendet soll „höhere Austrittsarbeit" ein Material mit einer Austrittsarbeit von mindestens ungefähr 4,4 eV bedeuten.The Cathode layer 160 is an electrode for injecting electrons or negative charge carriers is particularly effective. The Cathode layer 160 may be any metal or nonmetal with a lower work function than that of the first electrical Contact layer (in this case, the anode layer 110). As used here, the term "lower work function" a material with a work function is not larger as about 4.4 eV. As used here, "higher Work function "a material with a work function of at least about 4.4 eV mean.
Materialien für die Kathodenschicht können aus Alkalimetallen der Gruppe 1 (z. B. Li, Na, K, Rb, Cs,), den Metallen der Gruppe 2 (z. B. Mg, Ca, Ba, oder dergleichen), den Metallen der Gruppe 12, den Lanthaniden (z. B. Ce, Sm, Eu oder dergleichen) und den Actiniden (z. B. Th, U oder dergleichen) ausgewählt werden. Materialien wie beispielsweise Aluminium, Indium, Yttrium und Kombinationen davon können ebenfalls verwendet werden. Zu speziellen nicht begrenzenden Beispielen von Materialien für die Kathodenschicht 160 gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Barium, Lithium, Cer, Cäsium, Europium, Rubidium, Yttrium, Magnesium, Samarium und Legierungen und Kombinationen davon.materials for the cathode layer can be made of alkali metals Group 1 (eg Li, Na, K, Rb, Cs,), the metals of the group 2 (e.g., Mg, Ca, Ba, or the like), the metals of the group 12, the lanthanides (eg Ce, Sm, Eu or the like) and the Actinides (eg, Th, U, or the like) can be selected. Materials such as aluminum, indium, yttrium and combinations of which can also be used. To special non-limiting examples of materials for the cathode layer 160 include, but are not limited to, barium, Lithium, cerium, cesium, europium, rubidium, yttrium, magnesium, samarium and alloys and combinations thereof.
Die Kathodenschicht 160 wird gewöhnlich durch ein chemisches oder physikalisches Dampfabscheidungsverfahren erzeugt. In einigen Ausführungsformen wird die Kathodenschicht strukturiert sein, wie vorstehend bezüglich der Anodenschicht 110 diskutiert ist.The Cathode layer 160 is usually characterized by a chemical or physical vapor deposition process. In some Embodiments, the cathode layer is structured as discussed above with respect to the anode layer 110 is.
Andere Schichten in der Vorrichtung können aus beliebigen Materialien hergestellt werden, von welchen bekannt ist, daß sie bei Berücksichtigung der Funktion, die durch derartige Schichten bedient werden soll, in derartigen Schichten verwendbar sind.Other Layers in the device can be made of any materials which are known to be produced Consider the function of such layers to be served, are usable in such layers.
In einigen Ausführungsformen wird eine Einkapselungsschicht (nicht gezeigt) über der Kontaktschicht 160 aufgetragen, um den Eintritt von nicht wünschenswerten Komponenten, wie beispielsweise Wasser und Sauerstoff, in die Vorrichtung 100 zu verhindern. Derartige Komponenten können eine schädliche Auswirkung auf die organische Schicht 140 haben. In einer Ausführungsform ist die Einkapselungsschicht eine Sperrschicht oder ein Film. In einer Ausführungsform ist die Einkapselungsschicht ein Glasdeckel.In In some embodiments, an encapsulation layer is used (not shown) applied over the contact layer 160, to the entry of undesirable components, such as water and oxygen, into the device 100 to prevent. Such components can be harmful Have an impact on the organic layer 140. In one embodiment For example, the encapsulating layer is a barrier layer or a film. In In one embodiment, the encapsulation layer is a Glass lid.
Obwohl nicht abgebildet ist es selbstverständlich, daß die Vorrichtung 100 zusätzliche Schichten umfassen kann. Andere Schichten, die auf dem Fachgebiet oder anderweitig bekannt sind, können verwendet werden. Außerdem kann eine beliebige von den vorstehend beschriebenen Schichten zwei oder mehrere Unterschichten umfassen oder kann eine laminare Struktur bilden. Alternativ können einige oder alle Schichten behandelt, speziell oberflächenbehandelt, werden, um die Ladungsträgertransportwirksamkeit oder andere physikalische Eigenschaften der Vorrichtungen zu vergrößern. Die Wahl von Materialien für jede der Komponentenschichten wird vorzugsweise bestimmt, indem die Ziele, eine Vorrichtung mit hoher Wirksamkeit der Vorrichtung bereitzustellen, mit Überlegungen zur Betriebslebensdauer der Vorrichtung, Faktoren der Fertigungszeit und Komplexität und anderen durch den Fachmann erkannten Überlegungen abgestimmt werden. Es wird erkannt daß Bestimmen der optimalen Komponenten, Komponentenkonfigurationen und Zusammensetzungsidentitäten für den nominalen Fachmann Routine sein würde.Even though it is not obvious that the Device 100 may comprise additional layers. Other Layers known in the art or otherwise known can be used. In addition, any of the above-described layers, two or more sub-layers comprise or may form a laminar structure. Alternatively you can some or all of the layers are treated, specially surface treated, be the charge carrier transport efficiency or other physical To increase the characteristics of the devices. The choice of materials for each of the component layers is preferably determined by the goals, a device with to provide high efficiency of the device, with considerations on the service life of the device, factors of manufacturing time and complexity and other considerations recognized by those skilled in the art be matched. It is recognized that determining the optimum Components, component configurations and compositional identities would be routine for the nominal professional.
In einer Ausführungsform haben die verschiedenen Schichten den folgenden Bereich von Dicken: Anode 110, 500–5000 Å, in einer Ausführungsform 1000–2000 Å; Pufferschicht 120, 50–2000 Å, in einer Ausführungsform 200–1000 Å; optionale Lochtransportschicht 130, 50–2000 Å, in einer Ausführungsform 200–1000 Å; photoaktive Schicht 140, 10–2000 Å, in einer Ausführungsform 100–1000 Å; optionale Elektronentransportschicht 150, 50–2000 Å, in einer Ausführungsform 100–1000 Å; Kathode 160, 200–10000 Å, in einer Ausführungsform 300–5000 Å. Die Lage der Elektronen-Loch-Rekombinationszone in der Vorrichtung, und so das Emissionspektrum der Vorrichtung, können durch die relative Dicke jeder Schicht beeinflußt werden. So sollte die Dicke der Elektronentransportschicht so gewählt werden, daß die Elektronen-Loch-Rekombinationszone in der lichtemittierenden Schicht ist. Das gewünschte Verhältnis von Schichtdicken wird von der exakten Natur der verwendeten Materialien abhängen.In In one embodiment, the various layers the following range of thicknesses: anode 110, 500-5000 Å, in one embodiment 1000-2000 Å; Buffer layer 120, 50-2000 Å, in one embodiment 200-1000 Å; optional hole transport layer 130, 50-2000 Å, in one embodiment 200-1000 Å; photoactive layer 140, 10-2000 Å, in one embodiment 100-1000 Å; optional electron transport layer 150, 50-2000 Å, in one embodiment 100-1000 Å; Cathode 160, 200-10000 Å, in one embodiment 300-5000 Å. The location of the electron-hole recombination zone in the device, and so the emission spectrum of the device, can by the relative thickness of each layer is affected. So the thickness of the electron transport layer should be chosen so be that the electron-hole recombination in the light emitting layer is. The desired ratio of layer thicknesses is determined by the exact nature of the materials used depend.
Im Betrieb wird eine Spannung von einer passenden Stromversorgung (nicht abgebildet) an die Vorrichtung 100 angelegt. Der Strom geht daher durch die Schichten der Vorrichtung 100 hindurch.In operation, a voltage is supplied from a suitable power supply (not shown) to the front panel Direction 100 created. The current therefore passes through the layers of device 100.
Elektronen treten in die organische Polymerschicht ein, wobei sie Photonen freisetzen. In einigen OLEDs, genannt OLED-Displays mit aktiver Matrix, können individuelle Auftragungen von photoaktiven organischen Filmen unabhängig durch den Durchgang von Strom angeregt werden, der zu individuellen Pixeln von Lichtemission führt. In einigen OLEDs, genannt OLED-Displays mit passiver Matrix, können Auftragungen von photoaktiven organischen Filmen durch Reihen und Spalten von elektrischen Kontaktschichten angeregt werden.electrons enter the organic polymer layer, where they are photons release. In some OLEDs, called OLED displays with active Matrix, can be individual applications of photoactive organic films independently by the passage of electricity be excited, which leads to individual pixels of light emission. In some OLEDs, called passive matrix OLED displays, you can Plots of photoactive organic films through rows and Columns are excited by electrical contact layers.
BEISPIELEEXAMPLES
Die hier beschriebenen Konzepte werden in den folgenden Beispielen weiter beschrieben, welche den in den Ansprüchen beschriebenen Bereich der Erfindung nicht begrenzen.The The concepts described here will be further described in the following examples described which are those described in the claims Not limit the scope of the invention.
VERGLEICHSBEISPIEL ACOMPARATIVE EXAMPLE A
Dieses Vergleichsbeispiel veranschaulicht die Auswirkung des pH auf das Betriebsverhalten der Vorrichtung, wenn Baytron-P® AI4083 als Pufferschicht verwendet wird.This comparative example illustrates the effect of pH on the performance of the device when Baytron P AI4083 ® is used as the buffer layer.
Baytron-P AI4083 (H. C. Starck, GmbH, Leverkusen, Deutschland) ist eine Poly(3,4-dioxyethylenthiophen)/Poly(styrolsulfonsäure), PEDOT/PSSA. Es wurde gemessen, daß die wie erhaltene Probe von dem Baytron-P AI4083 1,5% (Gew./Gew.) Feststoff von PEDOT/PSSA und pH 1,7 aufwies (Vergleichsbeispiel A-1). Etwa 100 g von dem Baytron-P wurden mit wässeriger ~1,0 M NH4OH-Lösung versetzt, bis der pH 2,6 erreichte (Vergleichsbeispiel A-2). Weitere 100 g von dem Baytron-P wurden auf pH 3,9 eingestellt (Vergleichsbeispiel A-3).Baytron-P AI4083 (HC Starck, GmbH, Leverkusen, Germany) is a poly (3,4-dioxyethylene thiophene) / poly (styrenesulfonic acid), PEDOT / PSSA. It was measured that the sample of Baytron-P AI4083 as obtained had 1.5% (w / w) solid of PEDOT / PSSA and pH 1.7 (Comparative Example A-1). About 100 g of the Baytron-P was added with aqueous ~ 1.0 M NH 4 OH solution until the pH reached 2.6 (Comparative Example A-2). Another 100 g of the Baytron-P was adjusted to pH 3.9 (Comparative Example A-3).
Die Vergleichsbeispiele A-1, A-2 und A-3 wurden durch Schleuderbeschichtung auf Glas/ITO-Rücklicht-Substrate aufgebracht (30 mm × 30 mm). Jedes ITO-Substrat mit einer ITO-Dicke von 100 bis 150 nm besteht aus 3 Stücken von 5 mm × 5 mm Pixeln und 1 Stuck von 2 mm × 2 mm Pixeln für Lichtemission. Sobald durch Schleuderbeschichtung auf ITO-Substraten aufgebracht, wurden die Filme zuerst bei 130°C in Luft für 10 Minuten und dann bei 200°C für 10 Minuten gebacken. Die Dicke der Baytron-P-Schicht nach dem Backen war 40 nm. Die Baytron-P-Schicht wurde mit einem ungefähr 60 nm dicken Film des Elektrolumineszenz-Polymers Lumination Green 1303 von Dow Chemicals (aus 1%-Gew./Vol.-Lösung in p-Xylol) in Luft schleuderbeschichtet. Nach dem Backen des elektrolumineszierenden Films bei 130°C in einem Trockenschrank für 30 Minuten wurde eine Kathode, bestehend aus 3 nm von Ba und 260 nm von Al, bei einem Druck von weniger als 4 × 10–6 Torr thermisch verdampft. Einkapselung der Vorrichtungen wurde erreicht, indem unter Verwendung eines UV-härtbaren Epoxyharzes ein Glasobjektträger auf die Rückseite der Vorrichtungen geklebt wurde.Comparative Examples A-1, A-2 and A-3 were spin-coated on glass / ITO backlight substrates (30 mm x 30 mm). Each ITO substrate with an ITO thickness of 100 to 150 nm consists of 3 pieces of 5 mm × 5 mm pixels and 1 piece of 2 mm × 2 mm pixels for light emission. Once spin-coated on ITO substrates, the films were baked first at 130 ° C in air for 10 minutes and then at 200 ° C for 10 minutes. The thickness of the Baytron P layer after baking was 40 nm. The Baytron P layer was coated with an about 60 nm thick film of Dow Chemicals electroluminescent polymer Lumination Green 1303 (from 1% wt / vol. Solution in p-xylene) in air spin-coated. After baking the electroluminescent film at 130 ° C in a drying oven for 30 minutes, a cathode consisting of 3 nm of Ba and 260 nm of Al was thermally evaporated at a pressure of less than 4 × 10 -6 Torr. Encapsulation of the devices was accomplished by adhering a glass slide to the back of the devices using a UV-curable epoxy resin.
Tabelle 1 zeigt die Wirksamkeit einer Licht emittierenden Vorrichtung bei 200, 500, 1000 und 2000 Nits (Cd/m2) für Vorrichtungen, hergestellt mit Baytron-P®-AI4083-Pufferschichten mit drei verschiedenen pH. Die Daten zeigen für Baytron-P mit allen drei pH, daß die Wirksamkeit langsam ansteigt, wenn die Leuchtdichte von 200 Nits auf 2000 Nits zunimmt. Wenn der pH zunimmt, nimmt die Wirksamkeit ab, was eine schädliche Auswirkung des pH auf das Betriebsverhalten der Vorrichtung zeigt.Table 1 shows the effectiveness of a light emitting device at 200, 500, 1000 and 2000 nits (Cd / m 2) for devices fabricated with Baytron-P ® -AI4083 buffer layers with three different pH. The data show for Baytron-P with all three pH's that the efficiency increases slowly as the luminance increases from 200 nits to 2000 nits. As the pH increases, the efficacy decreases, showing a deleterious effect of the pH on the performance of the device.
BEISPIEL 1EXAMPLE 1
Dieses Beispiel veranschaulicht die Kationenzusammensetzung und das Betriebsverhalten der Vorrichtung von einem Poly(3,4-dioxyethylenthiophen) mit niedrigem pH, PEDOT/Nafion®, einer Poly(tetrafluorethylen)/perfluorethersulfonsäure), zum Vergleich mit Baytron-P in Vergleichsbeispiel A.This example illustrates the cation composition and the operating behavior of the device from a poly (3,4-dioxyethylenthiophen) with low pH, PEDOT / Nafion ®, a poly (tetrafluoroethylene) / perfluorethersulfonsäure), for comparison with Baytron-P in Comparative Example A.
Eine
Dispersion von Polydioxythiophen und Kolloid erzeugender polymerer
Säure, hergestellt unter Verwendung von PEDOT und Nafion® ein kommerzielles Produkt, welches
von der E. I. DuPont de Nemours and Company in Wilmington DE gekauft
werden kann, wurde unter Verwendung einer wässerigen kolloidalen Nafion®-Dispersion mit einem EW (Säure-Äquivalentgewicht)
von 1000 hergestellt. Die Nafion®-Dispersion
mit 25% (Gew./Gew.) wurde unter Verwendung einer Verfahrensweise ähnlich
der Verfahrensweise in der
1,2-Ethylendioxythiophen-(„EDOT")-Monomere wurden mit der Nafion®-Dispersion umgesetzt, wie in der veröffentlichten US-Patentanmeldung 2004-02542970 beschrieben ist.1,2-ethylenedioxythiophene - ( "EDOT") - monomers were reacted with the Nafion ® dispersion, as described in published U.S. patent application 2004 to 02,542,970.
Nachdem die Reaktion vollständig war, etwa 18,5 h, wurden 200 g von jeweils Dowex-M31- und Dowex-M43-Ionenaustauschharzen und 225 g deionisiertes Wasser zu dem Reaktionsgemisch hinzugegeben und für 4 Stunden mit 120 U/min gerührt. Die Ionenaustauschharze wurden schließlich durch VWR-417-Filterpapier aus der Suspension filtriert. Die gesamte filtrierte Dispersion wurde dann einmal mit 5000 psi durch eine Öffnung gepumpt. Der pH der Dispersion war 1,9 und 130°C-gebackene Filme, durch Schleuderbeschichtung aus der Dispersion aufgebracht, hatten eine Leitfähigkeit von 9,4 × 10–3 S/cm bei Raumtemperatur.After the reaction was complete, about 18.5 hours, 200 grams each of Dowex M31 and Dowex M43 ion exchange resins and 225 grams deionized water were added to the reaction mixture and stirred for 4 hours at 120 rpm. The ion exchange resins were finally filtered from the suspension through VWR 417 filter paper. The entire filtered dispersion was then pumped once through a port at 5000 psi. The pH of the dispersion was 1.9 and 130 ° C baked films applied by spin coating from the dispersion had a conductivity of 9.4 x 10 -3 S / cm at room temperature.
Es wurde bestimmt, daß die Dispersion 5,34% Gesamtfeststoffe, bestehend im wesentlichen aus PEDOT und Nafion®, enthielt. Ionenchromatographie-Analyse zeigt, daß die Dispersion nur 62,7 × 10–6 g NH4 + pro ein ml Dispersion enthält. Die Ionenkonzentration ist ungefähr äquivalent zu 3,5 × 10–6 Mol NH4 + pro ein Gramm der Dispersion. So war die Kationenkonzentration 0,7 × 10–4 Mol NH4 + pro ein Gramm Feststoffe (Gesamtmenge von PEDOT und Nafion®). Die Ammoniumkationen sind die restliche Menge von dem Ammoniumpersulfat-Oxidationsmittel. Bezogen auf die Feststoff-% und die in der Polymerisation verwendete Menge von Nafion® enthält die Dispersion etwa 51 × 10–6 Mol Sulfonsäuregruppe pro ein Gramm der Dispersion. Dies enthüllt, daß etwa 15% von der Sulfonsäuregruppe in dem Feststoff Ammoniumsalz bilden. Einige von den verbliebenen Sulfonsäureanionen bilden Komplexe mit teilweise oxidiertem Poly(3,4-ethylendioxythiophen), PEDOT, um die positiven Ladungen auf PEDOT-Grundgerüsten auszugleichen. Es wird angemessen angenommen, daß eine etwa 3,5-EDOT-Einheit ein unzulängliches Elektron ist. Die Gesamtzahl von EDOT, verwendet in der Polymerisation, ist 14,6 × 10–6 pro Gramm der Dispersion. Es wird daher geschätzt, daß 4,2 × 10–6 Mol Sulfonsäuregruppe als Anionen verwendet werden, um das teilweise oxidierte PEDOT auszugleichen. Dies führt dazu, daß etwa 80% von der Sulfonsäure noch als Säure in dem Feststoff verbleiben. Es sollte selbstverständlich sein, daß Ammoniumkationen mit zusätzlicher Behandlung mit einem Protonenaustauschharz vollständig entfernt werden könnten.It was determined that the dispersion of 5.34% total solids consisting essentially of PEDOT and Nafion ® contained. Ion chromatography analysis shows that the dispersion contains only 62.7 × 10 -6 g NH 4 + per one ml dispersion. The ion concentration is approximately equivalent to 3.5x10 -6 moles NH 4 + per one gram of the dispersion. Thus, the cation concentration was 0.7 × 10 -4 mol NH 4 + per gram of solids (total of PEDOT and Nafion ®). The ammonium cations are the residual amount of the ammonium persulfate oxidizer. Based on the solids% and the amount of Nafion ® used in the polymerization, the dispersion contains about 51 × 10 -6 mol of sulfonic acid group per one gram of the dispersion. This reveals that about 15% of the sulfonic acid group in the solid forms ammonium salt. Some of the remaining sulfonic acid anions form complexes with partially oxidized poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT, to balance the positive charges on PEDOT backbones. It is reasonably believed that an approximately 3.5 EDOT unit is a deficient electron. The total number of EDOT used in the polymerization is 14.6 x 10 -6 per gram of the dispersion. It is therefore estimated that 4.2 x 10 -6 moles of sulfonic acid group are used as anions to balance the partially oxidized PEDOT. As a result, about 80% of the sulfonic acid still remains as an acid in the solid. It should be understood that ammonium cations could be completely removed with additional treatment with a proton exchange resin.
Das pH-1,9-PEDOT/Nafion® wurde zu Licht emittierenden Vorrichtungen gefertigt, indem der in Vergleichsbeispiel A angegebenen Verfahrensweise gefolgt wurde. Die Dicke von PEDOT/Nafion®-Filmen, gebacken zuerst bei 130°C in Luft für 10 Minuten und dann bei 200°C für 10 Minuten, war 70 nm. Die Dicke von Lumination Green 1303, gebacken bei 130°C in einem Trockenschrank für 30 Minuten, war 60 nm. Eine Kathode, bestehend aus 3 nm von Ba und 260 nm von Al, wurde bei einem Druck von weniger als 4 × 10–6 Torr thermisch verdampft. Einkapselung der Vorrichtungen wurde erreicht; indem unter Verwendung eines UV-härtbaren Epoxyharzes ein Glasobjektträger auf die Rückseite der Vorrichtungen geklebt wurde.The pH-1,9-PEDOT / Nafion ® was made to light emitting devices by the procedure indicated in Comparative Example A was followed. The thickness of PEDOT / Nafion ® films, baked first at 130 ° C in air for 10 minutes and then at 200 ° C for 10 minutes, was 70 nm. The thickness of lumination Green 1303 baked at 130 ° C in a drying cabinet for 30 minutes, was 60 nm. A cathode consisting of 3 nm of Ba and 260 nm of Al was thermally evaporated at a pressure of less than 4 × 10 -6 Torr. Encapsulation of the devices has been achieved; by gluing a glass slide to the back of the devices using a UV-curable epoxy resin.
Die Daten der Vorrichtung von diesem Beispiel, zusammengefaßt in Tabelle 1, zeigen, daß PEDOT/Nafion® bei pH 1,9 bei niedriger Leuchtdichte sofort zu hoher Wirksamkeit ansteigt. Es stellt auch unter Verwendung von Luminance Green 1303 eine viel höhere Wirksamkeit als Baytron-P bei allen pH-Niveaus bereit. Die T-50-Lebenszeit (Leuchtdichte fällt auf eine Hälfte der ursprünglichen Helligkeit von 5050 Nits ab) ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 zeigt auch, daß PEDOT/Nafion® ungeachtet des pH und der Kationenkonzentration hohe Wirksamkeit aufrecht erhält.The data of the device of this example, summarized in Table 1, show that PEDOT / Nafion ® increases at pH 1.9 at low luminance immediately to high efficiency. It also provides much higher efficacy than Baytron-P at all pH levels using Luminance Green 1303. The T-50 lifetime (luminance drops to one half of the original brightness of 5050 nits) is given in Table 1. Table 1 also shows that PEDOT / Nafion ® receives high efficacy upright regardless of pH and cation concentration.
BEISPIEL 2EXAMPLE 2
Dieses Beispiel veranschaulicht Kationenzusammensetzung und Betriebsverhalten der Vorrichtung von dem Poly(3,4-dioxyethylenthiophen)/Nafion®, hergestellt in Beispiel 1, aber mit einer wässerigen NaOH-Lösung auf pH 6,4 eingestellt.This example illustrates cation composition and device performance of the poly (3,4-dioxyethylenthiophen) / Nafion ® manufactured in Example 1 but adjusted with an aqueous NaOH solution to pH 6.4.
Die PEDOT/Nafion®-Dispersion, hergestellt in Beispiel 1, enthält 5,34% Feststoff und hat einen pH von 1,9. Etwa 200 ml von der Dispersion wurden mit einer 1N Natriumhydroxid-Wasser-Lösung versetzt, bis der pH 6,4 erreichte. Es wurde gemessen, daß die Dispersion 5,33% Feststoff enthielt. 130°C-gebackene Filme, durch Schleuderbeschichtung aus der 6,4-pH-Dispersion aufgebracht, haben bei Raumtemperatur eine Leitfähigkeit von 2,9 × 10–4 S/cm. Ionenchromatographie-Analyse zeigt, daß die Dispersion 963 × 10–6 g Na+ und 70,6 × 10–6 g NH4 + pro ein ml Dispersion enthält. Die Ionenkonzentration ist ungefähr äquivalent zu 42 × 10–6 Mol Na+ und 3,9 × 10–6 Mol NH4 + pro ein Gramm der Dispersion, so daß die vereinigte Kationenkonzentration 46 × 10–6 Mol (NH4 + und Na+) pro Gramm der Dispersion war. So war die Gesamtkationenkonzentration 8,6 × 10–4 Mol Kationen (in erster Linie Na+) pro ein Gramm Feststoffe (Gesamtmenge von PEDOT und Nafion®). Bezogen auf die Feststoff-%, und die in der Polymerisation verwendete Menge von Nafion® enthält die Dispersion etwa 51 × 10–6 Mol Sulfonsäuregruppe pro ein Gramm der Dispersion. Dies enthüllt, daß etwa 90% von der Sulfonsäuregruppe in dem Feststoff Natrium- und Ammoniumsalz bilden. Einige von den verbliebenen Sulfonsäureanionen bilden Komplexe mit teilweise oxidiertem 3,4-Ethylendioxythiophen (EDOT), um die positiven Ladungen auszugleichen. Es wird angemessen geschätzt, daß eine etwa 3,5-EDOT-Einheit ein unzulängliches Elektron ist. Die Gesamtzahl von EDOT, verwendet in der Polymerisation, ist 14,6 × 10–6 Mol pro Gramm der Dispersion. Es wird daher geschätzt, daß 4,2 × 10–6 Mol Sulfonsäure als Anionen verwendet werden, um das teilweise oxidierte Poly (EDOT) auszugleichen. Dieses führt dazu, daß nur 2% von der Sulfonsäure noch als Säure in dem Feststoff verbleiben.The PEDOT / Nafion ® dispersion prepared in Example 1, containing 5.34% solids and has a pH of 1.9. About 200 ml of the dispersion was added with 1N sodium hydroxide-water solution until the pH reached 6.4. The dispersion was measured to contain 5.33% solids. 130 ° C. baked films applied by spin coating from the 6.4 pH dispersion have a conductivity of 2.9 × 10 -4 S / cm at room temperature. Ion chromatography analysis shows that the dispersion contains 963 x 10 -6 g Na + and 70.6 x 10 -6 g NH 4 + per one ml dispersion. The ion concentration is approximately equivalent to 42 × 10 -6 mol of Na + and 3.9 x 10 -6 moles of NH 4 + per one gram of the dispersion, so that the combined cation concentration 46 x 10 -6 mol (NH 4 + and Na + ) per gram of the dispersion. Thus, the total cation concentration was 8.6 × 10 -4 mol cations (mainly Na +) per gram of solids (total of PEDOT and Nafion ®). Based on the solid%, and the amount of Nafion ® used in the polymerization, the dispersion contains about 51 × 10 -6 mol of sulfonic acid group per one gram of the dispersion. This reveals that about 90% of the sulfonic acid group in the solid forms sodium and ammonium salt. Some of the remaining sulfonic anions form complexes with partially oxidized 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) to balance the positive charges. It is reasonably estimated that an approximately 3.5 EDOT unit is a deficient electron. The total number of EDOTs used in the polymerization is 14.6 x 10 -6 moles per gram Dispersion. It is therefore estimated that 4.2 x 10 -6 moles of sulfonic acid are used as anions to make up for the partially oxidized poly (EDOT). This results in only 2% of the sulfonic acid remaining as an acid in the solid.
Das pH-6,4-PEDOT/Nafion®, enthaltend hauptsächlich Natriumkationen, wurde unter Verwendung von Lumination Green 1303 zu Licht emittierenden Vorrichtungen gefertigt, indem der Verfahrensweise, angegeben in Vergleichsbeispiel A und Beispiel 1, gefolgt wurde. Daten der Vorrichtung von diesem Beispiel, zusammengefaßt in Tabelle 1, zeigen, daß das PEDOT/Nafion®, eingestellt mit Natriumkationen von dem niedrigen pH auf pH 6,4, ebenfalls sofort bei niedriger Leuchtdichte zu hoher Wirksamkeit ansteigt. Es stellt ebenfalls unter Verwendung von Luminance Green 1303 eine viel höhere Wirksamkeit als Baytron-P bei allen pH-Niveaus bereit. Die T-50-Lebenszeit (die Leuchtdichte fällt auf eine Hälfte der ursprünglichen Helligkeit von 4420 Nits ab) ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 zeigt auch, daß PEDOT/Nafion® ungeachtet des pH und der Kationenkonzentration hohe Wirksamkeit aufrecht erhält.The pH-6.4-PEDOT / Nafion ®, containing mainly sodium cations was made in 1303 to light emitting devices using lumination Green was by the procedure given in Comparative Example A and Example 1 are followed. Data of the device of this example, summarized in Table 1, show that the PEDOT / Nafion ®, adjusted with sodium cations of the low pH to pH 6.4, also at a low luminance immediately rises to a high efficiency. It also provides much higher efficacy than Baytron-P at all pH levels using Luminance Green 1303. The T-50 lifetime (luminance drops to one half of the original brightness of 4420 nits) is shown in Table 1. Table 1 also shows that PEDOT / Nafion ® receives high efficacy upright regardless of pH and cation concentration.
BEISPIEL 3EXAMPLE 3
Dieses Beispiel veranschaulicht Kationenzusammensetzung und Betriebsverhalten der Vorrichtung von dem Poly(3,4-dioxy-ethylenthiophen)/Nafion®, hergestellt in Beispiel 1, aber mit einer wässerigen NH4OH-Lösung auf pH 6,4 eingestellt.This example illustrates cation composition and device performance of the poly (3,4-dioxy-ethylenthiophen) / Nafion ® manufactured in Example 1 but adjusted with an aqueous NH 4 OH solution to pH 6.4.
Die PEDOT/Nafion®-Dispersion, hergestellt in Beispiel 1, enthielt 5,34% Feststoff und hat einen pH von 1,9. Etwa 200 ml von der Dispersion wurden mit einer 1 N Ammoniumhydroxid-Wasser-Lösung versetzt, bis der pH 6,4 erreichte. Es wurde gemessen, daß die Dispersion 5,49% Feststoff enthielt. 130°C-gebackene Filme, erhalten aus der 6,4-pH-Dispersion, haben bei Raumtemperatur eine Leitfähigkeit von 6,8 × 10–4 S/cm. Ionenchromatographie-Analyse zeigt, daß die Dispersion 745 × 10–6 g NH4 + pro ein ml Dispersion enthält. Die Ionenkonzentration ist ungefähr äquivalent zu 41 × 10–6 Mol NH4 + pro ein Gramm der Dispersion. So war die Kationenkonzentration 7,7 × 10–4 Mol NH4 + pro ein Gramm Feststoffe (Gesamtmenge von PEDOT und Nafion®). Bezogen auf die Feststoff-% und die Menge von Nafion®, verwendet in der Polymerisation, enthält die Dispersion etwa 53 × 10–6 Mol Sulfonsäuregruppe pro ein Gramm der Dispersion. Dies enthüllt, daß etwa 77% von den Sulfonsäuregruppen in dem Feststoff Ammoniumsalz bilden. Einige von den verbliebenen Sulfonsäureanionen bilden Komplexe mit teilweise oxidiertem 3,4-Ethylendioxythiophen (EDOT), um die positiven Ladungen auszugleichen. Es wird angemessen geschätzt, daß eine etwa 3,5-EDOT-Einheit ein unzulängliches Elektron ist. Die Gesamtzahl von EDOT, verwendet in der Polymerisation, ist 15,1 × 10–6 Mol pro Gramm der Dispersion. Es wird daher geschätzt, daß 4,3 × 10–6 Mol Sulfonsäure als Anionen verwendet werden, um das teilweise oxidierte Poly (EDOT) auszugleichen. Dies führt dazu, daß etwa 15% von der Sulfonsäure noch als Säure in dem Feststoff verbleiben.The PEDOT / Nafion ® dispersion prepared in Example 1, contained 5.34% solids and has a pH of 1.9. About 200 ml of the dispersion was added with 1N ammonium hydroxide-water solution until the pH reached 6.4. The dispersion was measured to contain 5.49% solids. 130 ° C baked films obtained from the 6.4 pH dispersion have a conductivity of 6.8 x 10 -4 S / cm at room temperature. Ion chromatography analysis shows that the dispersion contains 745 x 10 -6 g of NH 4 + per one ml of dispersion. The ion concentration is approximately equivalent to 41x10 -6 moles NH 4 + per one gram of the dispersion. Thus, the cation concentration was 7.7 × 10 -4 mol NH 4 + per gram of solids (total of PEDOT and Nafion ®). Based on the solids% and the amount of Nafion ®, used in the polymerization, the dispersion contains about 53 × 10 -6 mol of sulfonic acid group per one gram of the dispersion. This reveals that about 77% of the sulfonic acid groups in the solid form ammonium salt. Some of the remaining sulfonic anions form complexes with partially oxidized 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) to balance the positive charges. It is reasonably estimated that an approximately 3.5 EDOT unit is a deficient electron. The total number of EDOTs used in the polymerization is 15.1 x 10 -6 moles per gram of the dispersion. It is therefore estimated that 4.3 x 10 -6 moles of sulfonic acid are used as anions to make up for the partially oxidized poly (EDOT). This results in about 15% of the sulfonic acid remaining as an acid in the solid.
Das pH-6,4-PEDOT/Nafion®, enthaltend Ammoniumkationen, wurde unter Verwendung von Lumination Green 1303 zu Licht emittierenden Vorrichtungen gefertigt, indem der Verfahrensweise, angegeben in Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1, gefolgt wurde. Daten der Vorrichtung von diesem Beispiel, zusammengefaßt in Tabelle 1, zeigen, daß das PEDOT/Nafion®, eingestellt von dem niedrigen pH mit Ammoniumkationen auf hohen pH, ebenfalls sofort bei niedriger Leuchtdichte zu hoher Wirksamkeit ansteigt. Es stellt ebenfalls unter Verwendung von Luminance Green 1303 eine viel höhere Wirksamkeit als Baytron-P bei allen pH-Niveaus bereit. Die T-50-Lebenszeit (Leuchtdichte fällt auf eine Hälfte der ursprünglichen Helligkeit von 4630 Nits ab) ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 zeigt auch, daß PEDOT/Nafion® ungeachtet des pH und der Kationenkonzentration hohe Wirksamkeit aufrecht erhält.The pH-6.4-PEDOT / Nafion ®, containing ammonium cations was made in 1303 to light emitting devices using lumination Green was by the procedure given in Comparative Example 1 and Example 1 are followed. Data of the device of this example, summarized in Table 1, show that the PEDOT / Nafion ®, set by the low pH with ammonium cations to high pH, also immediately at low luminance rises too high efficiency. It also provides much higher efficacy than Baytron-P at all pH levels using Luminance Green 1303. The T-50 lifetime (luminance drops to one half of the original brightness of 4630 nits) is shown in Table 1. Table 1 also shows that PEDOT / Nafion ® receives high efficacy upright regardless of pH and cation concentration.
BEISPIEL 4EXAMPLE 4
Dieses Beispiel veranschaulicht Kationenzusammensetzung und Betriebsverhalten der Vorrichtung von einer Polypyrrol/Poly(tetrafluorethylen/perfluorethersulfonsäure) mit niedrigem pH („PPy/Nafion®").This example illustrates cation composition and operating behavior of the device from a polypyrrole / poly (tetrafluoroethylene / perfluorethersulfonsäure) with low pH ( "PPy / Nafion ®").
Eine
in diesem Beispiel verwendete PPy/Nafion®-Dispersion
wurde unter Verwendung von einer wässerigen kolloidalen
Nafion®-Dispersion mit einem EW
(Säureäquivalentgewicht) von 1000 hergestellt.
Die Nafion®-Dispersion mit 25%
(Gew./Gew.) wurde unter Verwendung einer Verfahrensweise ähnlich
der Verfahrensweise in
Pyrrol-(„Py")-Monomere wurden mit der Nafion®-Dispersion umgesetzt, wie in der veröffentlichten US-Patentanmeldung 2005-0205860 beschrieben ist.Pyrrole - ( "Py") - monomers were reacted with the Nafion ® dispersion, as described in published US Patent Application 2005-0205860.
Nachdem die Reaktion vollständig war, etwa 29 Stunden, wurden 100 g von jeweils Dowex-M31- und Dowex-M43-Ionenaustauschharzen und 100 g deionisiertes Wasser zu dem Reaktionsgemisch hinzugegeben und es wurde für 2 Stunden mit 120 U/min gerührt. Die Ionenaustauschharze wurden schließlich durch VWR-417-Filterpapier aus der Suspension filtriert. Der pH der Dispersion war 2,35 und Filme, gebacken bei 130°C/10 Minuten, hatten eine Leitfähigkeit von 5,4 × 10–2 S/cm bei Raumtemperatur.After the reaction was complete, about 29 hours, 100 g of each of Dowex M31 and Dowex M43 ion exchange resins and 100 g of deionized water were added to the reaction mixture and stirred for 2 hours at 120 rpm. The ion exchange resins were finally filtered from the suspension through VWR 417 filter paper. The pH of the dispersion was 2.35 and films baked at 130 ° C / 10 minutes had a conductivity of 5.4 × 10 -2 S / cm at room temperature.
Es wurde bestimmt, daß die Dispersion 3,88% PPy/Nafion®-Feststoff enthielt. Ionenchromatographie-Analyse zeigt, daß die Dispersion nur 93,4 × 10–6 g NH4 + pro ein ml Dispersion enthält. Die Ionenkonzentration ist ungefähr äquivalent zu 5,2 × 10–6 Mol NH4 + pro ein Gramm der Dispersion. So war die Kationenkonzentration 1,3 × 10–4 Mol NH4 + pro ein Gramm Feststoffe (Gesamtmenge von PPy plus Nafion®). Die Ammoniumkationen sind die restliche Menge von dem Ammoniumpersulfat-Oxidationsmittel. Bezogen auf die Feststoff-% und die Menge von Nafion®, verwendet in der Polymerisation, enthält die Dispersion etwa 36,4 × 10–6 Mol Sulfonsäuregruppe pro ein Gramm der Dispersion. Dies enthüllt, daß etwa 14% von der Sulfonsäuregruppe in dem Feststoff Ammoniumsalz bilden. Einige von den verbliebenen Sulfonsäureanionen bilden Komplexe mit teilweise oxidiertem Polypyrrol, um die positiven Ladungen auszugleichen. Es wird geschätzt, daß eine etwa 3,5-Pyrrol-Einheit ein unzulängliches Elektron ist. Die Gesamtzahl von Pyrrol, die in der Polymerisation verwendet wird, ist 36,4 × 10–6 Mol pro Gramm der Dispersion. Es wird daher geschätzt, daß 10 × 10–6 Mol Sulfonsäuregruppe als Anionen verwendet werden, um das teilweise oxidierte Polypyrrol auszugleichen. Dies führt dazu, daß 42% von der Sulfonsäure noch als Säure in dem Feststoff verbleiben. Es sollte selbstverständlich sein, daß Ammoniumkationen mit zusätzlicher Behandlung mit einem Protonenaustauschharz vollständig entfernt werden könnten.It was determined that the dispersion contained 3.88% PPy / Nafion ® -solids. Ion chromatography analysis shows that the dispersion contains only 93.4 x 10 -6 g of NH 4 + per one ml of dispersion. The ion concentration is approximately equivalent to 5.2 x 10 -6 moles NH 4 + per one gram of the dispersion. Thus, the cation concentration was 1.3 × 10 -4 mol NH 4 + per gram of solids (total of PPy plus Nafion ®). The ammonium cations are the residual amount of the ammonium persulfate oxidizer. Based on the solids% and the amount of Nafion ®, used in the polymerization, the dispersion contains about 36.4 x 10 -6 moles of sulfonic acid group per one gram of the dispersion. This reveals that about 14% of the sulfonic acid group in the solid forms ammonium salt. Some of the remaining sulfonic anions form complexes with partially oxidized polypyrrole to balance the positive charges. It is estimated that an approximately 3.5 pyrrole unit is a deficient electron. The total number of pyrrole used in the polymerization is 36.4 x 10 -6 moles per gram of the dispersion. It is therefore estimated that 10 x 10 -6 moles of sulfonic acid group are used as anions to balance the partially oxidized polypyrrole. This results in 42% of the sulfonic acid remaining as an acid in the solid. It should be understood that ammonium cations could be completely removed with additional treatment with a proton exchange resin.
Das pH-2,3-PPy/Nafion® wurde unter Verwendung von Lumination Green 1303 zu Licht emittierenden Vorrichtungen gefertigt, indem der Verfahrensweise, angegeben in Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1, gefolgt wurde. Die Dicke von PPy/Nafion®-Filmen, gebacken zuerst bei 130°C in Luft für 10 Minuten und dann bei 200°C für 10 Minuten in Stickstoff, war 47 nm. Die Dicke von Lumination Green 1303, gebacken bei 130°C in einem Trockenschrank für 30 Minuten, war 60 nm. Eine Kathode, bestehend aus 3 nm von Ba und 240 nm von Al, wurde bei einem Druck von weniger als 4 × 10–6 Torr thermisch verdampft. Einkapselung der Vorrichtungen wurde erreicht, indem unter Verwendung eines UV-härtbaren Epoxyharzes ein Glasobjektträger auf die Rückseite der Vorrichtungen geklebt wurde. Daten der Vorrichtung von diesem Beispiel, zusammengefaßt in Tabelle 1, zeigen, daß PPy/Nafion® bei pH 2,3 eine viel höhere Wirksamkeit der Luminance-Green-1303-Vorrichtung als Baytron-P bei allen pH-Niveaus bereitstellt. Die T-50-Lebenszeit (Leuchtdichte fällt auf eine Hälfte der ursprünglichen Helligkeit von 2600 Nits ab) ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 zeigt auch, daß unähnlich Baytron-P PPy/Nafion®, enthaltend Natrium- oder Ammoniumkationen, bei hohem pH höhere Wirksamkeit der Vorrichtung aufweist.The pH-2,3-PPy / Nafion ® was made in 1303 to light emitting devices using lumination Green was by the procedure given in Comparative Example 1 and Example 1 are followed. The thickness of PPy / Nafion ® films, baked first at 130 ° C in air for 10 minutes and then at 200 ° C for 10 minutes in nitrogen, was 47 nm. The thickness of lumination Green 1303 baked at 130 ° C in A drying oven for 30 minutes was 60 nm. A cathode consisting of 3 nm of Ba and 240 nm of Al was thermally evaporated at a pressure of less than 4 × 10 -6 Torr. Encapsulation of the devices was accomplished by adhering a glass slide to the back of the devices using a UV-curable epoxy resin. Data of the device of this example, summarized in Table 1, show that PPy / Nafion ® at pH 2.3 provides a much higher efficiency of the Luminance-Green-1303 device as Baytron-P at all pH levels. The T-50 lifetime (luminance drops to one half of the original brightness of 2600 nits) is shown in Table 1. Table 1 also shows that unlike Baytron-P PPy / Nafion ® containing sodium or ammonium cations, at high pH has a higher efficiency of the device.
BEISPIEL 5EXAMPLE 5
Dieses Beispiel veranschaulicht Kationenzusammensetzung und Betriebsverhalten der Vorrichtung von dem PPy/Nafion®, hergestellt in Beispiel 4, aber mit einer wässerigen NaOH-Lösung auf pH 6,4 eingestellt.This example illustrates cation composition and device performance of the PPy / Nafion ®, prepared in Example 4, but adjusted with an aqueous NaOH solution to pH 6.4.
Die PPy/Nafion®-Dispersion, hergestellt in Beispiel 4, enthält 3,88% Feststoff und hat einen pH von 2,3. Zu etwa 200 ml von der Dispersion wurde eine 1N Natriumhydroxid-Wasser-Lösung hinzugegeben, bis der pH 6,4 erreichte. Es wurde gemessen, daß die Dispersion 3,86% Feststoff enthielt. 130°C-gebackene Filme, durch Schleuderbeschichtung aus der 6,4-pH-Dispersion aufgebracht, haben eine Leitfähigkeit von 1,7 × 10–3 S/cm bei Raumtemperatur. Ionenchromatographie-Analyse zeigt, daß die Dispersion 511,8 × 10–6 g Na+ und 76,6 × 10–6 g NH4 + pro ein ml Dispersion enthält. Die Ionenkonzentration ist ungefähr äquivalent zu 22,3 × 10–6 Mol Na+ und 4,2 × 10–6 Mol NH4 + pro ein Gramm der Dispersion, oder einer Gesamtmenge von 27 × 10–6 Mol Gesamtkation (Na+ und NH4 +) bei einem pH von 6,4. So war die Kationenkonzentration 7 × 10–4 Mol Gesamtkation (überwiegend Na+) pro ein Gramm Feststoffe (Gesamtmenge von PPy plus Nafion®). Bezogen auf die Feststoff-% und die Menge von Nafion®, die in der Polymerisation verwendet werden, enthält die Dispersion etwa 36,2 × 10–6 Mol Sulfonsäuregruppe pro ein Gramm der Dispersion. Dies enthüllt, daß etwa 73% der Sulfonsäuregruppen in dem Feststoff Natrium- und Ammoniumsalz bilden. Einige von den verbliebenen Sulfonsäureanionen bilden Komplexe mit teilweise oxidiertem Polypyrrol, um die positiven Ladungen auszugleichen. Es wird angemessen geschätzt, daß eine etwa 3,5-PPy-Einheit ein unzulängliches Elektron ist. Die Gesamtzahl von PPy, die in der Polymerisation verwendet wird, ist 36,2 × 10–6 Mol pro Gramm der Dispersion. Es wird daher geschätzt, daß 10,3 × 10–6 Mol Sulfonsäure als Anionen verwendet werden, um das teilweise oxidierte Polypyrrol auszugleichen. Dies führt dazu, daß ungefähr 0% von der Sulfonsäure als Säure in dem Feststoff verbleiben.The PPy / Nafion ® dispersion prepared in Example 4, containing 3.88% solids and has a pH of 2.3. To about 200 ml of the dispersion was added a 1N sodium hydroxide-water solution until the pH reached 6.4. The dispersion was measured to contain 3.86% solids. 130 ° C baked films spin coated from the 6.4 pH dispersion have a conductivity of 1.7 x 10 -3 S / cm at room temperature. Ion chromatography analysis shows that the dispersion contains 511.8 x 10 -6 g Na + and 76.6 x 10 -6 g NH 4 + per one ml dispersion. The ion concentration is approximately equivalent to 22.3 × 10 -6 mol Na + and 4.2 × 10 -6 mol NH 4 + per one gram of the dispersion, or a total of 27 × 10 -6 mol total cation (Na + and NH 4 + ) at a pH of 6.4. Thus, the cation concentration was 7 × 10 -4 moles of total cation (mainly Na +) per gram of solids (total of PPy plus Nafion ®). Based on the solids% and the amount of Nafion ®, which are used in the polymerization, the dispersion contains about 36.2 x 10 -6 moles of sulfonic acid group per one gram of the dispersion. This reveals that about 73% of the sulfonic acid groups in the solid form sodium and ammonium salts. Some of the remaining sulfonic anions form complexes with partially oxidized polypyrrole to balance the positive charges. It is reasonably estimated that an approximately 3.5 PPy unit is a deficient electron. The total number of PPy used in the polymerization is 36.2 x 10 -6 moles per gram of the dispersion. It is therefore estimated that 10.3 x 10 -6 moles of sulfonic acid are used as anions to balance the partially oxidized polypyrrole. This results in about 0% of the sulfonic acid being acid in the solid remain.
Das pH-6,4-PPy/Nafion®, enthaltend hauptsächlich Natriumkationen, wurde unter Verwendung von Lumination Green 1303 zu Licht emittierenden Vorrichtungen gefertigt, indem der Verfahrensweise, angegeben in Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1, gefolgt wurde. Daten der Vorrichtung, zusammengefaßt in Tabelle 1, zeigen, daß das PPy/Nafion®, eingestellt mit Natriumkationen von dem niedrigen pH auf hohen pH, ebenfalls bei niedriger Leuchtdichte zu hoher Wirksamkeit ansteigt. Es stellt auch eine Luminance-Green-1303-Vorrichtung mit viel höherer Wirksamkeit als der von Baytron-P bei allen pH-Niveaus bereit. Die T-50-Lebenszeit (Leuchtdichte fällt auf eine Hälfte der ursprünglichen Helligkeit von 2900 Nits ab) ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 zeigt auch, daß, unähnlich Baytron-P, PPy/Nafion®, enthaltend Natrium- oder Ammoniumkationen, bei hohem pH höhere Wirksamkeit der Vorrichtung hat.The pH-6.4-PPy / Nafion ®, containing mainly sodium cations was made in 1303 to light emitting devices using lumination Green was by the procedure given in Comparative Example 1 and Example 1 are followed. Data of the device, summarized in Table 1, show that the PPy / Nafion ®, adjusted with sodium cations of the low pH to high pH, also at low luminance rises too high efficiency. It also provides a Luminance Green 1303 device with much higher potency than Baytron-P at all pH levels. The T-50 lifetime (luminance drops to one half of the original brightness of 2900 nits) is shown in Table 1. Table 1 also shows that, unlike Baytron-P, PPy / Nafion ® containing sodium or ammonium cations, at high pH has a higher efficiency of the device.
BEISPIEL 6EXAMPLE 6
Dieses Beispiel veranschaulicht Kationenzusammensetzung und Betriebsverhalten der Vorrichtung von dem Polypyrrol/Nafion®, hergestellt in Beispiel 1, aber mit einer wässerigen NH4OH-Lösung auf pH 6,4 eingestellt.This example illustrates cation composition and device performance of the polypyrrole / Nafion ® manufactured in Example 1 but adjusted with an aqueous NH 4 OH solution to pH 6.4.
Die PPy/Nafion®-Dispersion, hergestellt in Beispiel 3, enthält 3,88% Feststoff und hat einen pH von 2,3. Etwa 200 ml von der Dispersion wurden mit einer 1N Ammoniumhydroxid-Wasser-Lösung versetzt, bis der pH 6,4 erreichte. Es wurde gemessen, daß die Dispersion 3,81% Feststoff enthielt. 130°C-gebackene Filme, erhalten aus der 6,4-pH-Dispersion, haben eine Leitfähigkeit von 1,6 × 10–3 S/cm bei Raumtemperatur. Ionenchromatographie-Analyse zeigt, daß die Dispersion 447,8 × 10–6 g NH4 + pro ein ml Dispersion enthält. Die Ionenkonzentration ist ungefähr äquivalent zu 24,8 × 10–6 Mol NH4 + pro ein Gramm der Dispersion bei pH = 6,4. So war die Kationenkonzentration 6,4 × 10–4 Mol NH4 + pro ein Gramm Feststoffe (Gesamtmenge von PPy plus Nafion®). Bezogen auf die Feststoff-% und die in der Polymerisation verwendete Menge von Nafion® enthält die Dispersion etwa 35,7 × 10–6 Mol Sulfonsäuregruppe pro ein Gramm der Dispersion. Dies enthüllt, daß etwa 69,5% der Sulfonsäuregruppen in dem Feststoff Ammoniumsalz bilden. Einige von den verbliebenen Sulfonsäureanionen bilden Komplexe mit teilweise oxidiertem Polypyrrol, um die positiven Ladungen auszugleichen. Es wird angemessen geschätzt, daß eine etwa 3,5-Pyrrol-Einheit ein unzulängliches Elektron ist. Die Gesamtzahl von Pyrrol, verwendet in der Polymerisation, ist 35,7 × 10–6 Mol pro Gramm der Dispersion. Es wird daher geschätzt, daß 10,2 × 10–6 Mol Sulfonsäuregruppe als Anionen verwendet werden, um das teilweise oxidierte Polypyrrol auszugleichen. Dieses führt dazu, daß ungefähr 0% von der Sulfonsäure als Säure in dem Feststoff verbleiben.The PPy / Nafion ® dispersion prepared in Example 3 containing 3.88% solids and has a pH of 2.3. About 200 ml of the dispersion was added with a 1N ammonium hydroxide-water solution until the pH reached 6.4. The dispersion was measured to contain 3.81% solids. 130 ° C baked films obtained from the 6.4 pH dispersion have a conductivity of 1.6 x 10 -3 S / cm at room temperature. Ion chromatography analysis shows that the dispersion contains 447.8 x 10 -6 g of NH 4 + per one ml of dispersion. The ion concentration is approximately equivalent to 24.8 x 10 -6 moles NH 4 + per one gram of the dispersion at pH = 6.4. Thus, the cation concentration was 6.4 × 10 -4 mol NH 4 + per gram of solids (total of PPy plus Nafion ®). Based on the solids% and the amount of Nafion ® used in the polymerization, the dispersion contains about 35.7 x 10 -6 moles of sulfonic acid group per one gram of the dispersion. This reveals that about 69.5% of the sulfonic acid groups in the solid form ammonium salt. Some of the remaining sulfonic anions form complexes with partially oxidized polypyrrole to balance the positive charges. It is reasonably estimated that an approximately 3.5 pyrrole unit is a deficient electron. The total number of pyrrole used in the polymerization is 35.7 x 10 -6 moles per gram of the dispersion. It is therefore estimated that 10.2 x 10 -6 moles of sulfonic acid group are used as anions to balance the partially oxidized polypyrrole. This causes about 0% of the sulfonic acid to remain in the solid as an acid.
Das
pH-6,4-PPy/Nafion®, enthaltend
Ammoniumkationen, wurde unter Verwendung von Lumination Green 1303
zu Licht emittierenden Vorrichtungen gefertigt indem der Verfahrensweise,
angegeben in Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1, gefolgt wurde.
Daten der Vorrichtung, zusammengefaßt in Tabelle 1, zeigen, daß das
PPy/Nafion®, eingestellt mit Ammoniumkationen
von dem niedrigen pH auf hohen pH, ebenfalls bei niedriger Leuchtdichte
zu hoher Wirksamkeit ansteigt. Es stellt auch eine Luminance-Green-1303-Vorrichtung mit
viel höherer Wirksamkeit als der von Baytron-P bei allen
pH-Niveaus bereit. Die T-50-Lebenszeit (Leuchtdichte fällt
auf eine Hälfte der ursprünglichen Helligkeit
von 3350 Nits ab) ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 zeigt auch,
daß unähnlich Baytron-P PPy/Nafion®,
enthaltend Natrium- oder Ammoniumkationen, bei hohem pH höhere
Wirksamkeit der Vorrichtung aufweist. TABELLE 1 KATIONENZUSAMMENSETZUNG UND BETRIEBSVERHALTEN
DER VORRICHTUNG
Man beachte, daß nicht alle von den vorstehend in der allgemeinen Beschreibung oder den Beispielen beschriebenen Aktivitäten erforderlich sind, daß ein Anteil einer speziellen Aktivität nicht erforderlich sein mag, und daß eine oder mehrere weitere Aktivitäten zusätzlich zu den beschriebenen durchgeführt werden können. Weiterhin ist noch die Reihenfolge, in welcher die Aktivitäten aufgeführt sind, nicht notwendigerweise die Reihenfolge, in welcher sie durchgeführt werden.you Note that not all of the above in the general Description or the activities described in the examples It requires that a portion of a specific activity may not be necessary, and that one or more additional activities in addition to those described can be performed. Still is the order in which the activities are listed are not necessarily the order in which they are performed become.
In der vorhergehenden Beschreibung sind die Konzepte mit Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben worden. Jedoch erkennt der Fachmann, daß verschiedenartige Modifizierungen und Veränderungen gemacht werden können, ohne von dem Bereich der Erfindung, wie in den nachstehenden Ansprüchen angegeben, abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Figuren in einem veranschaulichenden anstatt in einem einschränkenden Sinn zu betrachten und alle derartigen Modifizierungen sollen innerhalb des Bereichs der Erfindung eingeschlossen sein.In In the foregoing description, the concepts are with reference been described on specific embodiments. however recognizes the expert that various modifications and changes can be made without from the scope of the invention as in the following claims indicated to deviate. Accordingly, the description and the figures in an illustrative rather than in a limiting sense Sense to look at and all such modifications are within within the scope of the invention.
Es soll erkannt werden, daß bestimmte Merkmale, die der Klarheit wegen hier in dem Kontext gesonderter Ausführungsformen beschrieben sind, auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform bereitgestellt werden können. Umgekehrt können verschiedenartige Merkmale, die, der Kürze wegen, in dem Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben sind, ebenfalls gesondert oder in einer beliebigen Subkombination bereitgestellt werden. Weiter schließt Bezugnahme auf Werte, angegeben in Bereichen, jeden einzelnen Wert innerhalb dieses Bereiches ein.It It should be recognized that certain characteristics of clarity because of here in the context of separate embodiments also in combination in a single embodiment can be provided. Conversely, you can various characteristics which, for the sake of brevity, in which Context of a single embodiment are described, also provided separately or in any subcombination become. Further, reference is made to the values stated in areas, every single value within that area.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Es wird eine elektrisch leitfähige Polymerzusammensetzung bereitgestellt. Die Zusammensetzung enthält ein elektrisch leitfähiges Polymer und ein vollfluoriertes Säurepolymer mit sauren Anionengruppen. Ein erster Anteil der sauren Anionengruppen ist mit dem elektrisch leitfähigen Polymer komplexiert. Ein zweiter Anteil der sauren Anionengruppen ist in der Form eines Salzes mit Kationen, welche anorganische Kationen, organische Kationen oder Kombinationen davon sein können. Die Kationenkonzentration ist in dem Bereich von 5 × 10–5 bis 0,2 Mol Kation pro Gramm Feststoffe, wo die Feststoffe in erster Linie die Gesamtmenge von dem elektrisch leitfähigen Polymer plus dem vollfluorierten Säurepolymer sind.An electrically conductive polymer composition is provided. The composition contains an electrically conductive polymer and a fully fluorinated acid polymer having acidic anion groups. A first portion of the acidic anion groups is complexed with the electrically conductive polymer. A second portion of the acidic anion groups is in the form of a salt with cations, which may be inorganic cations, organic cations, or combinations thereof. The cation concentration is in the range of 5 x 10 -5 to 0.2 moles of cation per gram of solids where the solids are primarily the total of the electrically conductive polymer plus the fully fluorinated acidic polymer.
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